Lista 03 - Segunda Lei da Termodinâmica

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará 
Técnico em Meio Ambiente Integrado ao Ensino Médio 
Física II 
Acadêmico: 
Lista 03 – Segunda Lei da Termodinâmica 
 Prof. Sebastião Rodrigues Moura 
1) Analise e responda as questões que seguem: 
a) Vimos, através da 2ª lei da Termodinâmica, que motores ideais (rendimento igual a 100%) 
não podem ser construídos. A luz dos argumentos utilizados para demonstrar essa 
inviabilidade, analise o funcionamento da máquina frigorífica (ou refrigeradora) perfeita, ao 
lado. 
Ela viola a 1ª lei da Termodinâmica? Essa máquina viola a 2a lei da Termodinâmica? 
Comente. 
 
b) A seguir, estão representadas duas máquinas térmicas (I e II). 
 
Qual é o rendimento de cada uma das máquinas? Uma delas corresponde a uma máquina de Carnot. Qual? Explique. 
 
2) Em relação à variação de entropia (ΔS)... 
a) Dados os fenômenos abaixo, descreva quais apresentam variação positiva e negative de entropia para o sistema: 
I. cristalização de um sólido a partir da solução 
II. evaporação do metanol 
III. precipitação de AgCl a partir de uma solução aquosa de AgNO3 e NaCl 
IV. CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
V. fusão do sódio metálico 
 
b) Calcule a variação de entropia, em J/K, da vizinhança quando: 
I. 1mJ é liberado para as vizinhanças a 2 × 10
−7 
K 
II. a energia de uma única batida do coração (1J) é liberada para vizinhança a 37 ºC 
III. 20J de energia é liberada pelo sistema quando 1,0mol de He congela a 3,5K. 
3) A figura abaixo é um gráfico PxV para uma versão idealizada de um 
pequeno motor Stirling, cujo nome vem do Revendo Robert Stirling, da 
Igreja da Escócia, que propôs o esquema em 1816. A maquina usa n = 
8,1.10
-3
 moles de um gás ideal, operando entre reservatórios de alta e baixa 
temperaturas com TH = 95ºC e TC = 24ºC, e funcionando à taxa de 0,7 ciclos 
por segundo. Um ciclo consiste em uma expansão isotérmica (ab), uma 
compressão isotérmica (cd) e dois processos de volume constante (bc e da). 
a) Qual o trabalho resultante da máquina por ciclo? 
b) Qual a potência da máquina? 
c) Qual o calor resultante transferido para o gás durante o ciclo? 
d) Qual a eficiência da máquina? 
 
4) Uma máquina térmica executa 200 J de trabalho em cada ciclo e tem um 
rendimento de 30,0 %. Para cada ciclo, quanto calor é (a) absorvido e (b) rejeitado? 
 
5) Uma caldeira, a temperatura de 600 K, fornece vapor, correspondente a 1000 kcal em cada segundo, a uma turbina. 
O vapor, depois de passar pela turbina, cede ao condensador (fonte fria) 800 kcal por segundo a uma temperatura de 
293 K. Considerando 1cal  4 J, determine a potência produzida por essa máquina em kW e calcule seu rendimento. 
 
6) Um refrigerador realiza 200 J de trabalho para remover 600 J do seu compartimento frio. a) Qual a eficiência 
(coeficiente de desempenho) do refrigerador? b) Quanta energia por ciclo é expelida sob a forma de calor para a 
cozinha? 
 
7) Certa máquina térmica ideal funciona realizando o Ciclo de Carnot. Em cada ciclo, o trabalho útil fornecido pela 
máquina é de 1000 J. Sendo as temperaturas das fontes térmicas 127ºC e 27ºC, respectivamente, determine: (a) o 
rendimento da máquina referida; (b) a quantidade de calor retirada da fonte quente; (c) a quantidade de calor rejeitada 
para a fonte fria.