Física 1 -64

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a) 
 
Q
100 J

300 J
 
b) 
 
 
Q
200 J

500 J
 
 
c) 
 
Q
200 J

300 J
 
d) 
 
Q
400 J

100 J
 
 
Questão 18 
Uma certa massa de gás ideal recebe 3200 J de energia térmica na forma.de calor e se expande, 
tendo o seu volume inicial de 4 litros triplicado durante o processo isobárico, a uma pressão de 
2 atm. Determine: 
a) O trabalho realizado pelo gás; 
b) A variação da sua energia interna 
Questão 19 
Uma amostra de dois mols de gás ideal cede 800 J de energia térmica na forma.de calor ao ser 
contraída isobaricamente por um agente externo. Durante o processo, a temperatura do gás caiu de 
300k para 280 k 
a) O gás recebeu ou cedeu energia na forma de trabalho, durante esse processo ? 
b) Calcule o módulo do trabalho realizado nesse processo (R = 8 J/mol.K) ; 
c) A energia interna U desse gás aumento ou diminui, nesse processo ? 
d) Qual a variação da energia interna U desse gás ? 
 
Questão 20 - ( - assista novamente essa explicação/resolução em nosso site) 
Dois mols de um gás perfeito evoluem do estado A para o estado B, após receberem uma quantidade 
do calor q, de acordo com o diagrama PV abaixo. 
 
 
A respeito do processo gasoso AB , é errado afirmar que: 
a) Apesar do processo AB não ser isotérmico, a variação do energia interna do gás é nula; 
b) Durante o processo AB, a temperatura do gás inicialmente aumentou mas, em seguida, diminuiu, 
retornando ao seu valor inicial; 
c) Durante essa expansão, o trabalho realizado pelo gás vale 18 J; 
d) Nesse processo, o gás recebeu uma quantidade do calor de 18 J; 
e) Se o gás evoluísse isotermicamente no processo AB, o trabalho realizado peIo gás seria maior 
que nesse caso. 
f) O calor trocado no processo AB seria menor se o gás evoluísse de de A para B isotermi-
camente. 
Questão 21 - Expansão Livre – um caso especial e importante de Expansão 
Considere um recipiente de paredes rígidas (volume constante) e adiabáticas (não permite trocas de 
calor através delas), dividido em duas partes por uma fina película. Numa das partes coloca-se .uma 
certa massa de gás perfeito, enquanto na outra faz-se vácuo. Se, subitamente, a película se rompe, o 
gás expande-se através da região de vácuo, realizando um processo denominado expansão livre. 
( - assista novamente essa explicação/resolução em nosso site) 
 
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Sobre esse processo, é errado afirmar que: 
a) não é um processo isotérmico, embora as temperaturas inicial e final sejam iguais; 
b) a variação da energia interna do gás no processo será nula; 
c) por estar se expandindo, o gás realizará um trabalho positivo; 
d) o gás não troca calor durante o processo; 
e) por não haver resistência à sua expansão, o gás não realiza trabalho. 
Questão 22 – Quais grandezas termodinâmicas dependem do caminho ? quais independem ? 
Um sistema constituído de um gás perfeito (ideal monoatômico) passa do estado 1 para o estado 2. 
conforme o esquema, podendo evoluir por qualquer uma das três transformações (caminhos) A, B 
ou C. 
 
Marque a alternativa Errada: 
a) A variação da energia interna do gás, ao evoluir do estado 1 para o estado 2 é a mesma, 
independente do caminho seguido pelo gás no diagrama PV. Seu valor é dado por 
U = 3/2.n.R.(T2  T1). 
b) O trabalho realizado pelo gás, ao evoluir do estado 1 para o estado 2 depende do caminho 
seguido pelo gás no diagrama PV. Por exemplo, o trabalho realizado pelo gás no caminho A 
mostrado acima é maior que o trabalho realizado por ele pelo caminho B. 
c) O calor trocado pelo gás, ao evoluir do estado 1 para o estado 2 depende do caminho seguido 
pelo gás no diagrama PV. Por exemplo, o calor trocado pelo gás caminho A mostrado acima 
é maior que o calor trocado por ele pelo caminho B. 
d) Quando o gás evolui do estado 1 para o estado 2, ele libera calor para o ambiente. 
 
Calores Específicos Cp e Cv de um gás 
Questão 23 
Uma amostra de dois mols de um gás ideal receberá calor Q até que a sua temperatura inicial de 
100K triplique de valor. 
a) Qual a quantidade de calor que deve ser fornecido ao sistema gasoso, supondo que a amostra se 
encontra em um cilindro com um êmbolo travado ? 
b) Qual a quantidade de calor que deve ser fornecido ao sistema gasoso, supondo que a amostra se 
encontra em um cilindro com um êmbolo livre para se deslocar verticalmente, permitindo a 
expansão do gás ? 
c) Quanto foi o trabalho de expansão realizado pelo gás no item anterior. 
 
Admita que trata-se de um gás ideal monoatômico, para o qual CP = 5R/2, CV = 3R/2 e 
Cp – CV = R , com R = 8 J/mol.K 
 
Questão 24 
(UFC 2003) Uma amostra de n mols de um gás ideal monoatômico é levada do estado de equilíbrio 
termodinâmico inicial de temperatura Ti até o estado final de equilíbrio de temperatura Tf mediante 
dois diferentes processos: no primeiro, o volume da amostra permanece constante e ela absorve uma 
quantidade de calor QV; no segundo, a pressão da amostra permanece constante e ela absorve uma 
quantidade de calor QP. Se QP for igual a 100 J então o valor de QV será igual a: 
a) 200 J. b) 160 J. c) 100 J. d) 80 J. e) 60 J 
 
Adicionalmente: 
 
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a) Quanto vale o trabalho realizado na transformação isobárica realizada ? 
b) Em qual das transformações ocorre maior variação da energia interna U ? 
c) Quanto vale essa variação da energia interna U ? 
 
Questão 25 U = n.CV.t, Cp  Cv = R 
Cinco mols de um gás ideal são bruscamente comprimidos e têm a sua temperatura elevada de 100 K 
até 600 K. Dados: Cp = 18,3 J /mol .K e R = 8,3 J/ mol .K. Determine a variação da energia interna e 
o trabalho realizado sobre o gás. 
 
A transformação Adiabática 
Questão 26 
Sobre a evolução adiabática de um gás, qual a alternativa falsa: 
a) Caso um agente externo realize trabalho de compressão sobre o gás, sua energia interna 
aumentará 
b) Caso o gás sofra uma expansão, empurrando o êmbolo, o processo não poderá ser isotérmico. 
c) Se a temperatura do gás diminuir nesse processo, necessariamente o gás se expandiu. 
d) Para se obter uma compressão adiabática de um gás, uma possibilidade seria comprimi-Io 
rapidamente. 
e) em toda expansão adiabática o gás sofre um decréscimo de temperatura (esfria). 
 
Questão 27 
A temperatura natural do corpo humano é de 36 ºC. Quando uma pessoa saudável leva a mão às 
proximidades do rosto e sopra com a boca aberta, sente o ar quente em sua pele. Por outro lado, é 
possível soprar o ar fazendo um biquinho com os lábios, deixando que o ar saia apenas por uma 
pequena abertura da boca. Nesse caso, sente-se o ar mais fresco, a uma temperatura menor que 
antes, porque: 
a) o ar sofre uma expansão isobárica; 
b) o ar sofre uma expansão isotérmica; 
c) o ar sofre uma expansão adiabática; 
d) o ar sofre uma expansão livre; 
e) o ar troca calor com os lábios durante a difusão. 
 
 
Questão 28 
(U MACKENZIE .SP) Certa massa de gás ideal encontra-se no estado caracterizado pela pressão p1 e 
volume V1. Essa massa gasosa sofre uma compressão isotérmica, e depois deixa-se que ela se 
expanda adiabaticamente até que a sua pressão retorne a P1. Outra transformação faz com que o gás 
retorne ao seu estado inicial. O gráfico Que melhor representa as transformações sofridas pelo gás é: 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
 
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Questão 29 
(ITA-SP) Uma certa quantidade de gás expande-seadiabaticamente e quase estaticamente desde 
uma pressão inicial de 2,0 atm e volume de 2,0 L na temperatura de 21OC até atingir o dobro de seu 
volume. Sabendo-se que, para este gás,  = CP / CV = 2,0 , determine a pressão final bem como a 
temperatura final (em oC). 
 
Questão 30 
(CESESP- PE) Um revólver dispara uma bala de chumbo de massa igual a 10 g e velocidade de 
250 m/s contra um bloco de madeira, cuja massa, comparada com a da bala, é praticamente infinita. 
Suponha que toda a energia cinética da bala foi transformada em energia calorífica e que esta energia 
foi utilizada exclusivamente para aquecer a bala. Nestas condições, pode-se concluir que a variação 
de temperatura sofrida pelo projétil foi, em °C, aproximadamente: 
Dados cPb = 0,031 cal/gºC; 1 cal = 4,18J) 
a) 251 b) 231 c) 221 d) 261 e) 241 
 
Questão 31 ( C i c l o s T e r m o d i n â m i c o s ) 
A figura abaixo mostra um Ciclo Termodinâmico ABCDA realizado por uma amostra gasosa num 
diagrama PV. 
V
P
A
BC
D
QDA = +200J
QAB= -40J
QBC = -20J
QCD= +100J
 
A temperatura do gás aumenta nas transformações _______ e _______ , indicando que nessas 
duas etapas a máquina térmica recebe calor da fonte Quente. Assim, o calor total recebido da fonte 
Quente vale: 
Q quente = QDA + QCD = ______ + _______ = _______ . 
A temperatura do gás diminui nas transformações _______ e _______ , indicando que nessas duas 
etapas a máquina térmica rejeita calor para a fonte Fria. Assim, o calor total rejeitado para a fonte 
Fria: 
Q Fria = QAB + QBC = ______ + _______ = _______ . 
O calor total trocado pelo gás no ciclo é a soma de todos os calores trocados. Como os calores 
recebidos são positivos e os calores cedidos são negativos, essa soma fornece uma espécie de saldo: 
QCiclo = QDA + QCD + QAB + QBC = | Qquente|  |Qfria| = ________ 
A variação da energia interna do gás no ciclo ABCDA, entre os estados inicial A e final A é dada por: 
UCiclo = UABCDA = UFinal  UInicial = UA  UA = 0  UCiclo = 0 
Em todo e qualquer Ciclo Termodinâmico, Uciclo = 0 pelo fato de os estados inicial e final serem o 
mesmo estado (afinal, trata-se de um ciclo) e, portanto, possuírem a mesma energia interna. 
O trabalho total realizado pelo gás no ciclo é dado pela soma algébrica dos trabalhos realizados em 
cada etapa, isto é: 
Ciclo = DA + CD + AB + BC = DA + 0 + 0 + BC = Área Hachurada do Miolo 
O trabalho realizado no ciclo também pode ser calculado de forma indireta pela 1ª lei da 
Termodinâmica aplicada ao ciclo : 
UCiclo = QCiclo  Ciclo , com UCiclo = 0 
0 = QCiclo  Ciclo  Ciclo = QCiclo = ____________ 
O diagrama esquemático a seguir resume tudo o que dissemos sobre esse Ciclo Termodinâmico: 
 
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O rendimento  desse ciclo, isto é, quanto a 
máquina consegue aproveitar de um total de 
quanto, é dado por: 
 = ciclo
quenteQ

 = 
Qq = QF =
Ciclo ABCDA =
Fonte
quente
Fonte
fria
 
 
Questão 32 
(FAAP-SP) O diagrama representa o ciclo percorrido por 2,0 mols de moléculas de gás perfeito. 
Sabendo-se que no estado A a temperatura é de 27ºC, determine: 
a) o trabalho realizado pelo gás no ciclo; 
b) a variação da energia interna do gás nesse ciclo; 
c) o calor trocado pelo gás no ciclo. 
Dado: R = 8 J/mol.k. 
 
 
 
Questão 33 ( M á q u i n a d e C a r n o t) 
 Na máquina de Carnot indicada abaixo, considere T1 = 100K 
e T2 = 400K. Sabendo que no trecho AB, o trabalho realizado pelo 
gás foi de 1200 J, determine: 
a) O calor retirado da fonte quente; 
b) O calor entregue à fonte fria; 
c) O trabalho realizado no ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
LEIS E POSTULADOS DA TERMODINÂMICA 
 
Lei Zero da Termodinâmica 
Se A está em equilíbrio térmico com B e, simultaneamente, B está em equilíbrio térmico com C, então 
A está em equilíbrio térmico com C. 
 
Primeira lei da Termodinâmica 
- A energia total se conserva em toda e qualquer transformação (Conservação de Energia) . 
- Formulação Matemática: U = Q   
 
Segunda Lei da Termodinâmica 
O rendimento de qualquer máquina térmica é sempre menor que 100%; 
 
 
Terceira Lei da Termodinâmica : O zero kelvin é inatingível. 
 
Princípio de Carnot: 
Entre todas as máquinas térmicas, operando entre o mesmo par de fontes térmicas Quente e Fria, 
aquela que realiza o Ciclo de Carnot têm o maior rendimento teórico. 
 
 
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Questão 34 
Uma máquina térmica opera entre duas fontes térmicas realizando o famoso ciclo KJU. Segundo o 
manual do fabricante, a fonte quente opera a 600 k e fornece 400 J de calor à máquina, dos quais 
apenas 100 J são rejeitados para a fonte fria. Sobre esse ciclo, pode-se afirmar que: 
a)a fonte fria deve estar operando a, no mínimo, 150 k do temperatura; 
b) essa máquina está operando com rendimento de 65%; 
c) essa máquina viola o princípio de Carnot; 
d) essa máquina viola a 2ª lei da termodinâmica; 
e) a fonte fria pode estar operando a 140K. 
 
Questão 35 
O Ciclo de Carnot é de enorme importância para a termodinâmica, pois estabelece um limite superior 
instransponível. Assinale a alternativa correta. 
a) O ciclo de Carnot é o único que pode atingir rendimento 100%; 
b) Uma máquina de Carnot, operando entre fontes térmicas do 400k e 100k tem rendimento de 75%. 
Isso significa que nenhum outro ciclo termodinâmico, operando entre duas temperaturas quaisquer, 
poderá ter rendimento superior a 75%; 
c) Nenhuma máquina termodinâmica, operando entre as temperaturas 400k e 100k poderá realizar 
um trabalho maior que o realizado pela máquina de Carnot operando entre aquelas mesmas 
temperaturas; 
d) Durante o ciclo de Carnot, a máquina troca calor durante duas etapas isobáricas; 
e) Nenhuma máquina termodinâmica, operando entre as temperaturas 400k e 100k, poderá ter um 
rendimento maior que o da máquina de Carnot, operando entre aquelas mesmas temperaturas. 
 
Questão 36 ( R e f r i g e r a d o r ) 
Uma Máquina Frigorífica ou refrigerador é uma máquina térmica funcionando com um ciclo 
invertido. Enquanto uma máquina térmica recebe calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor 
para uma fonte fria, um refrigerador faz exatamente o contrário: retira calor (QF) de uma fonte fria (a 
parte interna de um refrigerador) e transfere esse calor (Qq) para uma fonte quente (geralmente o ar 
fora do refrigerador). Logicamente, esse processo não é espontâneo e requer realização de trabalho 
externo () por parte do compressor ligado à rede elétrica. 
Pela conservação de energia, a quantidade de calor entregue 
à fonte quente é dada por: 
Qq = QF + . 
Do ponto de vista econômico, o melhor ciclo de refrigeração é 
aquele que retira a maior quantidade de calor (QF) do interior 
do refrigerador para o mesmo trabalho () realizado. Assim, 
define-se eficiência (coeficiente de performance) de um 
refrigerador pelo quociente: 
e = F F
q F
Q Q
Q Q

 
 
compressor

Interior do 
refrigerador
(TF)
Ar externo a 
temperatura 
Tq
QF
Qq
 
Considere um refrigerador que, a cada ciclo, retira 100 J de calor do interior do refrigerador à custa de 
um trabalho  = 20J realizado pelo compressor. Determine: 
a) o calor rejeitado para a fonte quente, a cada ciclo; 
b) o coeficiente de performance desse refrigerador. 
 
Questão 37 
Em uma geladeira doméstica, o compressor tem potência útil de 400W. Sabendo que a eficiência 
dessa geladeira vale e = 2,5, determine: 
a) A quantidadede calor extraída do congelador a cada segundo; 
b) A quantidade de calor enviada para o exterior da geladeira a cada segundo. 
c) Maria da Paz estava com calor e decidiu deixar essa geladeira com a porta aberta a fim de 
refrigerar toda a cozinha. A Da Paz terá sucesso em sua tentativa ? Justifique.