Termodinamica 3

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Termodinamica Final
1Imagine que desejamos homenagear Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), famoso cientista francês que contribuiu para o entendimento da termodinâmica, com seus estudos sobre máquinas térmicas e que podemos então estabelecer aqui uma escala termométrica que leve o nome do pesquisador. Supondo que nessa nova escala a água funde a 25 °Car e evapora a 170 °Car, estabeleça uma relação entre a escala Carnot (°Car) e as escalas Celsius (°C) e Kelvin (K). Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) T_Car=(145/100) T_C+25.
(    ) T_Car=(100/145) T_C+25.
(    ) T_Car=(100/145)(T_K+248,15).
(    ) T_Car=(145/100)(T_K-248,15).
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - F - V - F.
B
V - F - F - V.
C
F - V - V - F.
D
F - V - F - V.
2Suponha que você tenha encontrado um bloco de 1 kg de um material metálico. Observa-se que para alterar a medida de sua temperatura em 45 K, é necessário conceder ao material cerca de 45000 J. Sobre a fenomenologia que suporta a teoria do calor e da temperatura, analise o quadro a seguir e assinale a alternativa CORRETA:
A
O metal é a prata.
B
O metal é o cobre.
C
O metal é o mercúrio.
D
O metal é o alumínio.
3A teoria dos gases ideais é fundamental para o seu entendimento, ela faz determinadas considerações que nos possibilitam predizer o comportamento de tais gases sob determinadas circunstâncias. Suponha que você esteja estudando as propriedades termodinâmicas de um determinado gás ideal e que submeta tal gás a uma série de processos termodinâmicos que alterarão suas configurações, porém mantendo-o zeloso à equação PV=nRT. Sobre a teoria termodinâmica e os conceitos que sustentam a descrição dos seus processos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Caso seja isobárico, o processo refletirá as conclusões de Boyle.
(    ) Triplicar o volume do gás tornará a razão entre as pressões, antes e depois de cada processo, diretamente proporcional à terça parte da razão entre as temperaturas.
(    ) Caso seja isotérmico, o processo refletirá as conclusões de Charles.
(    ) Caso seja isobárico, o processo refletirá as conclusões de Charles.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F - V.
B
V - F - V - F.
C
V - V - F - V.
D
F - V - F - F.
4Ao estudarmos os gases ideais, estabelecemos que ele é um gás onde o movimento de suas partículas obedece às leis da cinemática, tanto para locomoção quanto para colisão. Nesse gás, comumente, suas partículas estão distantes umas das outras, mantendo vazios entre si. Observando o comportamento de um sistema gasoso, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Todos os gases são formados por moléculas.
(    ) Todos os gases possuem massa.
(    ) O volume dos gases é fixo porque é sempre igual ao volume do recipiente que os contém.
(    ) Com o aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, o gás dilata-se (expande-se).
(    ) As partículas dos gases difundem-se em outros gases.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F - V - V.
B
F - V - V - V - F.
C
V - V - F - F - V.
D
V - F - F - V - V.
5O chamado 'gás ideal' é entendido como um gás onde seus átomos e moléculas estão em constante e aleatória agitação, e as velocidades médias dessas partículas estão relacionadas com a temperatura. Quanto maior a temperatura de um sistema, maior a velocidade de agitação das moléculas. Considere um gás ideal, confinado em um cilindro que contém 12 L, a 20 °C e 15 atm. A temperatura é aumentada para 35 °C e o volume é reduzido para 8,5 L. Qual é a pressão final do gás?
A
22 atm.
B
24 atm.
C
20 atm.
D
18 atm.
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% maior 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 III estão corretas.
B
As sentenças I e II estão corretas.
C
As sentenças III e IV estão corretas.
D
As sentenças I e IV estão corretas.
7Dilatação térmica é o nome que se dá ao aumento do volume de um corpo ocasionado pelo aumento de sua temperatura, o que causa o aumento no grau de agitação de suas moléculas e consequentemente aumento na distância média entre elas. Considere uma barra feita de uma liga de alumínio tem um comprimento de 10 cm a 20 °C e um comprimento de 10,015 cm no ponto de ebulição da água. Sobre o exposto, analise as sentenças a seguir:
I- O coeficiente de dilatação linear da barra é de 1,875×10^-5.
II- O seu comprimento no ponto de fusão da água é 9,99 cm.
III- É necessário que a barra esteja a uma temperatura de 90 °C para ter um comprimento de 10,09 cm.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças I e II estão corretas.
B
As sentenças I e III estão corretas.
C
As sentenças II e III estão corretas.
D
Somente a sentença I está correta.
8Suponha que você esteja trabalhando no projeto de um revestimento cerâmico para cobrir uma peça tubular de um motor que opera em alta temperatura, mas cujo calor cedido ao ambiente pode danificar o mecanismo e torná-lo menos eficiente. Para evitar também o superaquecimento do material é aceitável para a peça uma perda limiar de calor de 320 J/s, que será revestida por uma camada cerâmica de área 1.5 m^2. Sabendo que a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do tubo pode atingir no máximo 110 K e que a condutividade térmica do material cerâmico que o reveste é de 0.036 W/mK, analise as sentenças a seguir:
I- A espessura da camada cerâmica deverá ter 1.6 cm.
II- Quanto maior o valor da condutividade térmica do revestimento, maior será o isolamento térmico do material revestido.
III- Após um minuto de uso, a quantidade de calor cedida ao ambiente será de 19200 J.
IV- A potência térmica cedida pela peça ao ambiente será de 420 W.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e IV estão corretas.
B
As sentenças I e IV estão corretas.
C
As sentenças II e III estão corretas.
D
As sentenças I e III estão corretas.
9O estudo dos gases ideais sob condições controláveis nos proporciona conhecimento a respeito dos fenômenos termodinâmicos encontrados da natureza. A detenção de tal conhecimento nos possibilita, por sua vez, desenvolver mecanismos e máquinas capazes de controlar e alterar o mundo à nossa volta. Sobre os processos termodinâmicos, analise as sentenças a seguir:
I- A capacidade térmica a volume constante mede a quantidade de calor absorvida ou emitida, por mol, para alterar em uma unidade a temperatura de um gás.
II- A capacidade térmica a volume constante mede a quantidade de calor absorvida ou emitida, por unidade de massa, para alterar em uma unidade a temperatura de um gás.
III- Em um gás mantido a volume constante, o calor absorvido será completamente convertido em variação de energia interna.
IV- Em um gás mantido a volume constante, o calor absorvido será completamente convertido em trabalho.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e IV estão corretas.
B
As sentenças I e III estão corretas.
C
As sentenças I e IV estão corretas.
D
As sentenças II e III estão corretas.
10Ao estudarmos os gases ideais, estabelecemos que ele é um gás, onde o movimento de suas partículas obedecem as leis da cinemática, tanto para locomoção quanto para colisão. Nesse gás, comumente, suas partículas estão distantes umas das outras, mantendo vazios entre si. Considerando uma lata de "spray" qualquer, foi utilizadaaté não mais liberar seu conteúdo. Sobre o exposto, analise as sentenças a seguir:
I- A pressão de gases no interior da lata é zero.
II- A pressão de gases no interior da lata é igual à pressão atmosférica.
III- Existe vácuo no interior da lata.
IV- Ao aquecermos a lata, a pressão em seu interior não varia.
V- Ao aquecermos a lata e pressionarmos sua válvula, gases sairão dela novamente.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e III estão corretas.
B
As sentenças I e IV estão corretas.
C
As sentenças II e IV estão corretas.
D
As sentenças III e IV estão corretas.
11(ENADE, 2017) Sistemas de aquecimento de água que utilizam energia solar tornaram-se bastante populares devido ao seu baixo custo e à facilidade de implantação. Em geral, esses sistemas são formados de placas coletoras, por onde a água circula, instalada nos telhados das casas, e de reservatório térmico, que apresenta a água aquecida para uso posterior. Considerando que uma professora de Física deseja utilizar, para fins didáticos, o modelo de sistema descrito, avalie as afirmações a seguir:
I- A professora poderá explorar, em sala de aula, os conceitos de convecção térmica, por meio da análise do fluxo da água no sistema.
II- A professora poderá testar e avaliar materiais para confecção das placas coletoras buscando os que melhor refletem a luz.
III- A professora poderá estudar o conceito de irradiação térmica a partir da energia solar que atinge as placas coletoras.
É correto o que se afirma em:
A
II, apenas.
B
I e III, apenas.
C
I, apenas.
D
II e III, apenas.
12(ENADE, 2014) A lei de resfriamento de Newton diz que a taxa de variação temporal da temperatura de um corpo em resfriamento é proporcional à diferença entre a temperatura do corpo T e a temperatura constante Tm do meio ambiente, isto é, em que K é uma constante de proporcionalidade. Com o auxílio dessas informações, analise a seguinte situação-problema: Um bolo é retirado do forno à temperatura de 160 °C. Transcorridos três minutos, a temperatura do bolo passa para 90 °C. Com uma temperatura ambiente de 20 °C determina-se o tempo necessário para que o bolo esteja a uma temperatura adequada para ser saboreado, ou seja, para atingir 25 °C, após ser retirado do forno. Considerando ln(1/2) = -0,69 e ln(28) = 3,33, o tempo transcorrido desde a retirada do forno até atingir a temperatura ideal é de, aproximadamente:
A
7,17 minutos.
B
14,47 minutos.
C
10,57 minutos.
D
5,37 minutos.