Termodinamica I

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Termodinamica I
1O fenômeno de coexistência de fases da água é bastante peculiar na termodinâmica. Ele exemplifica como essa substância apresenta um comportamento anômalo, que não se encaixa exatamente nas precisões e descrições teóricas. Sobre os conceitos de temperatura e pressão e sua aplicação no diagrama P-T para a água, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Partindo do ponto de coexistência tripla, a forma mais apropriada para deslocar o sistema para uma condição de vapor total é através do aumento da temperatura e da redução da pressão no sistema.
(    ) Partindo do ponto de coexistência tripla, a forma mais apropriada para deslocar o sistema para uma condição de líquido total é através da redução da temperatura e da redução da pressão no sistema.
(    ) Partindo do ponto de coexistência tripla, a forma mais apropriada para deslocar o sistema para uma condição de sólido total é através do aumento da temperatura e da aumento da pressão no sistema.
(    ) Partindo do ponto de coexistência tripla, a forma mais apropriada para deslocar o sistema para uma condição de sólido total é através da redução da temperatura e do aumento da pressão no sistema.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - V - F.
B
F - V - F - V.
C
F - F - V - V.
D
V - F - F - V.
Atenção: Esta questão foi cancelada, porém a pontuação foi considerada.
2Imagine que desejamos homenagear Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888), famoso cientista francês que contribuiu para o entendimento da termodinâmica com seus estudos sobre calor e que podemos então estabelecer aqui uma escala termométrica que leve o nome do pesquisador. Supondo que nessa nova escala a água funde a 250 °Cla e evapora a 1700 °Cla, estabeleça uma relação entre a escala Clausius (°Cla) e as escalas Celsius (°C) e Kelvin (K). Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) T_Car=(10/145) T_C-250.
(    ) T_Car=(145/10) T_C+250.
(    ) T_Car=(10/145)(T_K+255.91).
(    ) T_Car=(145/10)(T_K-255.91).
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - V - F.
B
V - F - F - V.
C
V - F - V - F.
D
F - V - F - V.
3A questão sobre quais seriam os limites superior e inferior para a temperatura de um corpo foi suscitada ainda nos primórdios dos estudos termodinâmicos e descobriu-se que, embora os limites superiores sejam apenas técnicos, há um limite inferior para o quanto podemos resfriar um corpo, imposto pela teoria clássica da termodinâmica. Considere a relação de proporcionalidade entre pressão e temperatura, dada por P=P_0+KT e apresentada na figura a seguir. Tomando a curva de número 1 como exemplo e supondo que ela faz referência a um mol de um gás que ocupa um volume igual à 1 m^3, determine o valor de K_1:
A
K_1=3.31 Pa/K.
B
K_1=5.00 Pa/K.
C
K_1=8.31 Pa/K.
D
K_1=4.31 Pa/K.
4O ponto triplo da água é uma posição no diagrama pressão versus temperatura que reflete uma coexistência de três fases distintas da água, sendo essas fases a sólida, a líquida e a gasosa. Esse é um ponto que ocorre próximo do congelamento e a uma fração da pressão atmosférica. Sobre os conceitos que dão base à termodinâmica do ponto triplo, observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa CORRETA que descreve um deslocamento real no gráfico:
A
Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma temperatura mais elevada, mantendo a pressão em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado gasoso.
B
Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais baixa, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado sólido.
C
Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais alta, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado sólido.
D
Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais baixa, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado gasoso.
5A dilatação e a contração dos corpos são fenômenos investigados pela termodinâmica, um ramo da física dedicado ao entendimento do comportamento desses corpos quando submetidos a variações de temperatura e a processes de troca de calor. Sobre os conceitos termodinâmicos relacionados à dilatação e à contração dos corpos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) A água apresenta um comportamento anômalo em termos dos efeitos de contração e dilatação, causados por uma variação em sua temperatura. É sabido que à temperatura de 4 ºC seu volume encontra um valor de máximo global, tornando a diminuir à medida que a temperatura aumenta.
(    ) O coeficiente de dilatação térmica é uma quantidade parametrizada pelas dimensões iniciais de um corpo e estando associado à eficiência este corpo incorre em uma variação em suas dimensões, quando submetido a uma variação em sua temperatura.
(    ) É graças ao comportamento anômalo da água, frente às condições que ocasionam sua dilatação ou contração que a fauna marinha consegue sobreviver em ambientes de altas latitudes. O gelo formado à temperatura de 4 ºC tem sua densidade mais baixa, e por isso flutua até a superfície, deixando livre a parte inferior da água, para a proliferação da vida.
(    ) A água apresenta um comportamento anômalo em termos dos efeitos de contração e dilatação, causados por uma variação em sua temperatura. É sabido que à temperatura de 4 ºC, sua densidade encontra um valor de máximo global, tornando a diminuir à medida que a temperatura aumenta.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - F - F.
B
V - F - V - F.
C
V - V - V - V.
D
F - V - F - V.
6Considere uma barra de metal submetida a uma dada variação de temperatura de -12 K, de modo que ao fim do processo, o comprimento final da barra é 15% menor que aquele inicial L_0. A teoria termodinâmica dá suporte à dilatação ou à contração térmica dos corpos após calcular o coeficiente de dilatação linear. Sobre a teoria termodinâmica, que dá suporte ao estudo da dilatação e contração dos corpos, analise as sentenças a seguir:
I- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de dilatação térmica.
II- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de contração térmica.
III- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 1.250 K^(-1).
IV- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 0.095 K^(-1).
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e IV estão corretas.
B
As sentenças III e IV estão corretas.
C
As sentenças I e II estão corretas.
D
As sentenças I e III estão corretas.
7O processo de medição da temperatura de um corpo pode ser influenciado pela maneira como nossos órgãos sensoriais assimilam a informação térmica e a processam em nosso cérebro. Sobre os conceitos de temperatura e as técnicas para medi-lo objetivamente, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) O termômetro de mercúrio mede a temperatura de um corpo ao calcular a energia cinética média das partículas dessa substância que o permeia.
(    ) As escalas Celsius e Kelvin apresentam a mesma variação térmica, pois ambas consideram o mesmo espaçamento entre fenômenos termodinâmicos, considerados como marcos para o estabelecimento de seus valores.
(    ) As escalas termométricas derivam de uma relação de proporcionalidade inversa entre a variação da temperatura de um e da pressão correspondente a que este se encontra submetido.
(    ) A unificação das escalas termométricas para o uso cotidiano tem o intuito de facilitar o uso de instrumentos de medidas pelo cidadão comum, entretanto há países que não adotaram tal unificação, o que apesar de não impossibilitar as interações comerciais entre tais países, demanda uma atenção a essa peculiaridade.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - F - V.
B
F - V - F - V.
C
F - F - V - V.
D
V - F -F - F.
8Considere um cilindro de volume inicial V_0, submetido a uma fonte de calor. A base do cilindro não sofre nenhuma dilatação, mantendo sua área A_0, entretanto sua altura h é livre para corresponder aos efeitos esperados pela dilatação. Sobre as informações disponibilizadas e a teoria que dá suporte à teoria da dilatação dos corpos, assinale a alternativa CORRETA que apresenta como a altura h do cilindro varia com a temperatura:
A
h(T)= h_0 (1+e^alpha Delta T ).
B
h(T)= h_0 (1+2 alpha Delta T).
C
h(T)= h_0 (1+3 alpha Delta T).
D
h(T)= h_0 (1+alpha Delta T).
9As escalas termodinâmicas são representações do grau de agitação das moléculas de um corpo. Independentemente da escala estudada, as leituras termométricas devem representar da mesma maneira as variações de temperatura em um corpo, cada uma à sua maneira. Para tanto, é necessário estabelecer uma escala termométrica a partir de fenômenos termodinâmicos bem definidos, utilizando-os como marcos comparativos. Sobre os conceitos de termometria, assinale a alternativa CORRETA:
A
A razão pela escolha de marcos físicos como critérios de estabelecimento de escalas termométricas reside no próprio estabelecimento das escalas, o que indica que a escolha por diferentes marcos físicos refletiria em alterações nas dimensões das escalas termométricas.
B
Uma vez que fenômenos físicos são tomados como marcos comparativos para o estabelecimento de uma determinada escala termométrica, não é necessário se preocupar com os valores absolutos das diferenças de temperatura entre tais marcos, de uma escala para outra, uma vez que os intervalos de graduação se dão de tal forma a compensá-los.
C
Para que duas ou mais escalas termométricas descrevam com precisão e consistência a natureza termodinâmica dos corpos, é imprescindível que todas apresentem intervalos igualmente espaçados entre os pontos de suas escalas.
D
Escalas termométricas podem também ser estabelecidas a partir de distribuições aleatórias de valores numéricos, o que faz com que a preocupação com marcos termodinâmicos seja uma observação descartável.
10Considere a curva de dilatação de um metal, apresentada na figura a seguir. Ela mostra uma relação direta de proporcionalidade entre a temperatura a que o material é submetido e seu comprimento final, pós-dilatação unidimensional. Com os dados apresentados no gráfico e tomando partida da isotropia espacial, calcule o coeficiente de dilatação superficial de uma chapa formada por tal material. Calcule também a variação da área que ocorreria em tal chapa, quando esta fosse submetida à mesma variação de temperatura:
A
4.67×10^(-6) (C°)^(-1) e 4.20300 cm^2, respectivamente.
B
9.34×10^(-6) (C°)^(-1) e 4.20300 cm^2, respectivamente.
C
4.67×10^(-6) (C°)^(-1) e 5.20300 cm^2, respectivamente.
D
6.67×10^(-6) (C°)^(-1) e 4.20300 cm^2, respectivamente.