exercicio de termodinamica

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Exercício – Termodinâmica (com solução comentada) 
 
 Prof. Fred Moura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLUÇÃO: 
Calcularemos primeiramente o rendimento 
desta máquina: 
1Q

  
%505,0
10
105
5
4
1








Q
 
Devemos calcular agora o rendimento 
máximo (Carnot), utilizando as temperaturas 
na escala kelvin: 
%101,0
500
450
1
1
1
2






T
T
 
Observamos, portanto, que esta suposta 
máquina, operando nas temperaturas 
indicadas, deverá apresentar um 
rendimento máximo de 10%, logo: 
Opção C 
SOLUÇÃO: 
calQ
Q
T
T
Q
Q
 900
400
300
1200
2
2
1
2
1
2



 
Opção E 
SOLUÇÃO: 
Observa-se que a referida máquina recebe 
1000 cal (4186 J) e realiza 4186 J de 
Trabalho, sendo então o rendimento de 
100%, violando a 2ª da Termodinâmica: 
Opção D 
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SOLUÇÃO: 
Faremos uma importante correção na figura, 
na seta que aponta para a fonte quente. Na 
verdade ela deve apontar para baixo, pois a 
fonte quente fornece calor para a máquina. 
Em seguida deduzimos que, se são 
fornecidos 400 J à máquina e 800 J são 
convertidos em Trabalho, então 3200 J 
serão rejeitados para a fonte fria. 
 
Com esses dados podemos calcular o que 
se pede: 
KT
T
T
T
Q
Q
 375
300
4000
3200
1
1
1
2
1
2



 
Opção A 
SOLUÇÃO: 
Conforme estudado em sala de aula e 
observando o gráfico do ciclo de Carnot, 
veremos as fases desse ciclo: 
 
Opção B 
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SOLUÇÃO: 
No processo c → d (expansão adiabática) 
não há troca de calor (Q = 0), portanto: 
U 
Como o volume aumenta: 0 , Logo: 
0U , ou seja: a Energia Interna diminui: 
Opção C 
SOLUÇÃO: 
Calculando o Q2 saberemos quanto sobrará 
para ser convertido em Trabalho: 
calQ
Q
T
T
Q
Q
600
500
300
1000
2
2
1
2
1
2



 
Se forem fornecidas 1000 cal e 600 cal 
rejeitadas para a fonte fria, então foram 
utilizadas 400 cal para a realização de 
Trabalho. 
Opção D 
SOLUÇÃO: 
Não é preciso muito esforço para percebemos dois grandes erros no item c: 
1. Não há transformação isovolumétrica num ciclo de Carnot; 
2. Isovolumetricamente significa volume constante, então como é possível comprimir a volume constante? 
Opção C 
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SOLUÇÃO: 
Só é preciso desenhar o diagrama seguindo as etapas: 
1ª Aumento de volume a pressão constante; 
2ª Aumento de volume a temperatura constante; 
3ª Diminuição de volume a pressão constante; 
4ª Aumento da pressão a volume constante. 
 
A única opção a seguir essas etapas: 
Opção A 
SOLUÇÃO: 
A resposta a essa questão pode ser encontrada na questão 8. Mas pode-se resolvê-la da mesma forma 
que resolvemos a questão anterior (10.). As etapas estão destacadas no texto da questão na ordem em 
que acontecem. 
Opção D 
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SOLUÇÃO: 
Primeiramente vamos notar a diferença entre a Máquina Térmica e o Refrigerador: 
 
 
A principal diferença é que a Máquina Térmica recebe calor de uma fonte quente e o converte parcialmente 
em Trabalho, rejeitando o restante para uma fonte fria, enquanto que o Refrigerador retira calor de uma fonte 
fria (interior da geladeira), realiza Trabalho e rejeita para uma fonte quente (exterior). 
A eficiência ( e ) de um refrigerador é calculada pela fórmula 

2Qe  . Precisamos então do Trabalho 
realizado, que pode ser facilmente calculado pela fórmula 
t
Pot



, já que sabemos a potência (5 ∙ 10
3
 W) 
e o tempo (1 min. = 60 s). 
 
Cálculos: 
 Trabalho Calor da fonte fria (Q2) Eficiência 
J
t
Pot
3
3
103
60
105







 
JQ
Q
QQ
3
2
3
2
3
21
105,1
103105,4


 
 
%505,0
103
105,1
3
3
2





e
e
Q
e

 
 
Opção B 
Exercício – Termodinâmica (com solução comentada) 
 
 Prof. Fred Moura 
(ENEM 2009) O esquema mostra um diagrama de 
bloco de uma estação geradora de eletricidade 
abastecida por combustível fóssil. Se fosse 
necessário melhorar o rendimento dessa usina, 
que forneceria eletricidade para abastecer uma 
cidade, qual das seguintes ações poderia resultar 
em alguma economia de energia, sem afetar a 
capacidade de geração da usina? 
A) Reduzir a quantidade de combustível fornecido 
à usina para ser queimado. 
B) Reduzir o volume de água do lago que circula 
no condensador de vapor. 
C) Reduzir o tamanho da bomba usada para 
devolver a água líquida à caldeira. 
D) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor 
conduzirem calor para o ambiente. 
E) Usar o calor liberado com os gases pela 
chaminé para mover um outro gerador. 
 
 
HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. 
São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado). 
 
 
 
 
 
 
 
(ENEM 2009) A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no 
aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e 
transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico 
de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação 
é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio 
dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que 
ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o 
exterior da geladeira. 
Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da 
geladeira, 
A) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao 
resfriamento da parte interna da geladeira. 
B) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais 
quente, no exterior da geladeira. 
C) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da 
geladeira. 
D) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente 
externo for o seu compartimento interno. 
E) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua 
porta, o que reduz seu consumo de energia. 
Disponível em: http://home.howstuffworks.com. 
Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado). 
 
SOLUÇÃO: 
A questão envolve um raciocínio bem simples: basta utilizar o calor liberado com os gases pela chaminé 
para mover um outro gerador e com isso aproveitar um energia que estaria sendo “desperdiçada” 
As outras opções oferecem alternativas que reduziriam o rendimento da indústria ou não resultaria em 
efeito algum. 
Opção E 
SOLUÇÃO: 
O raciocínio é simples: o calor que precisa ser “roubado” do interior da geladeira não fluirá naturalmente 
para o exterior (com maior temperatura), de acordo com a 2ª Lei da Termodinâmica. Para que o processo 
aconteça é necessária a realização de Trabalho, portanto de forma não-espontânea. 
Opção B