TERMOLOGIA - LISTA 7 - MÁQUINAS TÉRMICAS, CICLO de CARNOT e 2 da TERMODINÂMICA (1)

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EXC208. (Ufsm) Uma das maneiras de se obter sal de cozinha é a sua extração a partir de sítios subterrâneos. 
Para a realização de muitas das tarefas de mineração, são utilizadas máquinas térmicas, que podem funcionar, 
por exemplo, como motores para locomotivas, bombas de água e ar e refrigeradores. A respeito das 
propriedades termodinâmicas das maquinas térmicas, qual das alternativas é INCORRETA? 
a) O rendimento de uma máquina térmica funcionando como motor será máximo quando a maior parte da 
energia retirada da fonte quente for rejeitada, transferindo-se para a fonte fria. 
b) Uma máquina térmica funcionando como refrigerador transfere energia de uma fonte fria para uma fonte 
quente mediante realização de trabalho. 
c) Máquinas térmicas necessitam de duas fontes térmicas com temperaturas diferentes para operar. 
d) Dentre as consequências da segunda lei da termodinâmica, está a impossibilidade de se construir uma 
máquina térmica com rendimento de 100%. 
e) Todas as etapas de uma máquina térmica operando no ciclo de Carnot são reversíveis. 
 
 
EXC209. (G1 - ifsc) Você já se perguntou como funciona a geladeira? De que maneira ela consegue diminuir a 
temperatura dos alimentos? Pelo menos sabe, do ponto de vista físico, explicar o que acontece? A geladeira é 
uma máquina térmica fria, que transforma trabalho em calor. Como máquina térmica, ela respeita um ciclo de 
transformações (duas isobáricas e duas adiabáticas), como mostra a figura abaixo. 
 
Identifique em qual transformação a temperatura do gás atinge o seu menor valor. Assinale a alternativa 
CORRETA. 
a) Transformação IV – expansão isobárica. b) Transformação I – compressão adiabática. 
c) Transformação II – compressão isobárica. d) Transformação III – expansão adiabática. 
e) Transformação III – compressão adiabática. 
 
 
EXC210. (G1 - cftmg) Um processo cíclico de Carnot possui um rendimento de 50%. 
 
Uma máquina real, que opera sob as mesmas condições térmicas desse ciclo, apresentará um rendimento 
térmico r, tal que 
a) r  50%. b) r = 50%. c) r > 50%. d) r < 50%. 
 
 
EXC211. (Pucrs) Para responder a questão, considere o texto e o gráfico, o qual relaciona o rendimento de 
uma máquina de Carnot e a razão T2/T1 das temperaturas em que opera a máquina. 
 
O ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico especial, pois uma máquina térmica que opera de acordo com este 
ciclo entre duas temperaturas T1 e T2, com T1 maior do que T2, obtém o máximo rendimento possível. O 
 
 
rendimento r de uma máquina térmica é definido como a razão entre o trabalho líquido que o fluido da máquina 
executa e o calor que absorve do reservatório à temperatura T1. 
 
 
Pode-se concluir, pelo gráfico e pelas leis da termodinâmica, que o rendimento da máquina de Carnot aumenta 
quando a razão T2/T1 diminui, 
a) alcançando 100% quando T2 vale 0ºC. 
b) alcançando 100% quando T1 é muito maior do que T2. 
c) alcançando 100% quando a diferença entre T1 e T2 é muito pequena. 
d) mas só alcança 100% porque representa o ciclo ideal. 
e) mas nunca alcança 100%. 
 
 
EXC212. (Fuvest) O desenvolvimento de teorias científicas, geralmente, tem forte relação com contextos 
políticos, econômicos, sociais e culturais mais amplos. A evolução dos conceitos básicos da Termodinâmica 
ocorre, principalmente, no contexto 
a) da Idade Média. 
b) das grandes navegações. 
c) da Revolução Industrial. 
d) do período entre as duas grandes guerras mundiais. 
e) da Segunda Guerra Mundial. 
 
 
EXC213. (Ueg) Em um livro com diagramação antiga era apresentado o esquema a seguir, da troca de calor 
entre dois corpos A e B. 
 
Nesse esquema o autor explica que “o calor espontaneamente não pode ir de um corpo para outro de 
temperatura mais alta". Essa afirmação está de acordo com a 
a) transformação adiabática. b) primeira Lei da Termodinâmica. 
c) segunda Lei da Termodinâmica. d) propagação de calor por convecção. 
e) experimentação de Joule-Thompson. 
 
 
EXC214. (Upf) São várias as reportagens veiculadas na mídia que mostram pessoas tentando construir um 
motor que não necessita fornecimento contínuo de energia externa para funcionar, ao que se denomina de 
“moto perpétuo”. Essas máquinas têm como objetivo gerar energia para manter o seu próprio movimento, 
bastando dar um impulso inicial e o movimento se dará de forma perpétua. 
 
Se essa máquina funcionasse, necessariamente se estaria violando a 
a) Lei da Conservação de Energia. 
b) Primeira Lei de Newton. 
c) Lei da Conservação de Quantidade de Movimento. 
d) Lei da Gravitação Universal. 
e) Equação geral dos gases. 
 
 
 
 
EXC215. (G1 - ifsul) Durante cada ciclo, uma máquina térmica absorve 500 J de calor de um reservatório 
térmico, realiza trabalho e rejeita 420 J para um reservatório frio. Para cada ciclo, o trabalho realizado e o 
rendimento da máquina térmica são, respectivamente, iguais a 
a) 80 J e 16% b) 420 J e 8% c) 420 J e 84% d) 80 J e 84% 
EXC216. Certa massa de gás ideal sofre as transformações mostradas na figura, completando um ciclo. 
10
10
 2
 5
 5
 3
 (N/m )P 
 (m )V 
 2
 1
 x
 x
 0 0,4 1,0
 A
 C
 B
 
Para esse ciclo, calcule a quantidade de calor trocado. 
 
 
EXC217. Um gás perfeito sofre as transformações indicadas abaixo, operando em ciclos. 
 A
 B
 D
 1 0 3
 3 10
 1 10
 C
 2
 5
 5
 3
 p ( N/m )
(m ) V 
a) Qual o trabalho realizado pelo gás em cada ciclo? 
b) Se a temperatura em TA = 100 K, determine TB, TC e TD. 
c) Qual a quantidade de calor trocada em cada ciclo? 
 
 
EXC218. Considere uma máquina trabalhando segundo um ciclo de Carnot, operando com rendimento de 25% e 
realizando 1.500 J de trabalho em cada ciclo. Para isso, ela recebe uma quantidade de calor Q1 da fonte quente e 
rejeita Q2 para o ambiente, que está à temperatura de 27 °C. 
a) Quais os valores de Q1 e Q2? 
b) Qual a temperatura da fonte quente? 
 
 
EXC219. (Ufc) Suponha que você dispõe de uma máquina de Carnot operando com eficiência n = 30%. Se você 
dobrar o valor da temperatura da fonte quente, qual passará ser a eficiência da máquina? 
 
 
EXC220. (Uff) Uma máquina térmica, que, a cada ciclo, realiza um trabalho de 3,0 × 104 J, com uma eficiência de 
60%, foi adquirida por certa indústria. 
Em relação a essa máquina, quais os valores de Q1 (calor recebido da fonte quente), de Q2 (calor cedido à fonte 
fria) e da variação da energia interna do gás a cada ciclo? 
 
 
EXC221Um inventor informa ter construído uma máquina térmica que recebe, em certo tempo, 105 cal e fornece, 
ao mesmo tempo, 5×104 cal de trabalho útil. A máquina trabalha entre as temperaturas de 177 °C e 227 °C. 
a) Que rendimento tem essa máquina que ele alega ter construído? 
b) A informação divulgada é verdadeira. Justifique. 
 
 
EXC222. Uma máquina térmica deve operar entre duas temperaturas com rendimento de 25%. Se a 
temperatura da fonte fria é 27 °C, qual o valor mínimo da temperatura da fonte quente? 
 
 
EXC223. O diagrama abaixo, pressão  volume, mostra o ciclo de uma máquina térmica. 
 
 
 
a) Classifique essa máquina como motora ou refrigeradora. 
b) Se a temperatura mais baixa atingida é 27 °C, calcule a mais alta. 
c) Se o valor absoluto da quantidade de calor trocada com a fonte quente é 800 J, calcule a eficiência dessa 
máquina. 
 
 
EXC224. (Udesc) Uma máquina a vapor foi projetada para operar entre duas fontes térmicas, a fonte quente e 
a fonte fria, e para trabalhar segundo o ciclo de Carnot. Sabe-se que a temperatura da fonte quente é de 
127 C e que a máquina retira, a cada ciclo, 600 J desta fonte, alcançando um rendimento máximo igual a 
0,25. O trabalho realizado pela máquina, por ciclo, e a temperatura da fonte fria são, respectivamente: 
a) 240 J e 95 C b) 150 J e 27 C c) 15 J e 95 C d) 90 Je 27 C e) 24 J e 0 C 
 
 
EXC225. (Uece) Em um motor de carro o processo de combustão gera 300J de energia térmica. Deste valor, 
200J são perdidos sob a forma de calor. Qual a eficiência desse motor? 
a) 300 3. b) 100 3. c) 200 3. d) 500 2. 
 
 
EXC226. (Pucrs) Numa turbina, o vapor de água é admitido a 800K e é expulso a 400K. Se o rendimento real 
dessa turbina é 80% do seu rendimento ideal ou limite, fornecendo-se 100kJ de calor à turbina ela poderá 
realizar um trabalho igual a 
a) 80kJ b) 60kJ c) 40kJ d) 20kJ e) 10kJ 
 
 
EXC227. (Ufpa) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 
ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de 
uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é 
a) 13,3% b) 23,3% c) 33,3% d) 43,3% e) 53,3% 
 
 
EXC228. (Uepg) Uma máquina térmica funciona realizando o ciclo de Carnot. Em cada ciclo, ela realiza certa 
quantidade de trabalho útil. A máquina possui um rendimento de 25% e são retirados, por ciclo, 4.000 J de 
calor da fonte quente que está a uma temperatura de 227 C. Sobre o assunto, assinale o que for correto. 
01) O trabalho útil fornecido pela máquina térmica é 1.500 J. 
02) O ciclo de Carnot consta de duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações 
isotérmicas. 
04) Nenhum ciclo teórico reversível pode ter um rendimento maior do que o do ciclo de Carnot. 
08) A quantidade de calor fornecida para a fonte fria é 5.000 J. 
16) A temperatura da fonte fria é 102 C. 
 
 
EXC229. (Unesp) A figura mostra uma máquina térmica em que a caldeira funciona como a fonte quente e o 
condensador como a fonte fria. 
 
 
 
 
a) Considerando que, a cada minuto, a caldeira fornece, por meio do vapor, uma quantidade de calor igual a 
91,6 10 J e que o condensador recebe uma quantidade de calor igual a 91,2 10 J, calcule o rendimento 
dessa máquina térmica. 
b) Considerando que 36,0 10 kg de água de refrigeração fluem pelo condensador a cada minuto, que essa 
água sai do condensador com temperatura 20 C acima da temperatura de entrada e que o calor específico da 
água é igual a 34,0 10 J (kg C),   calcule a razão entre a quantidade de calor retirada pela água de 
refrigeração e a quantidade de calor recebida pelo condensador. 
 
 
EXC230. (Fuvest) O motor Stirling, uma máquina térmica de alto rendimento, é considerado um motor 
ecológico, pois pode funcionar com diversas fontes energéticas. A figura I mostra esquematicamente um motor 
Stirling com dois cilindros. O ciclo termodinâmico de Stirling, mostrado na figura II, representa o processo em 
que o combustível é queimado externamente para aquecer um dos dois cilindros do motor, sendo que uma 
quantidade fixa de gás inerte se move entre eles, expandindo-se e contraindo-se. 
 
Nessa figura está representado um ciclo de Stirling no diagrama P V para um mol de gás ideal monoatômico. 
No estado A, a pressão é AP 4 atm,= a temperatura é 1T 27 C=  e o volume é AV . A partir do estado A, o 
gás é comprimido isotermicamente até um terço do volume inicial, atingindo o estado B. Na isoterma 1T , a 
quantidade de calor trocada é 1Q 2.640 J,= e, na isoterma 2T , é 2Q 7.910 J.= 
 
 
Determine 
 
a) o volume AV , em litros; 
b) a pressão DP , em atm, no estado D; 
c) a temperatura 2T . 
 
Considerando apenas as transformações em que o gás recebe calor, determine 
 
d) a quantidade total de calor recebido em um ciclo, RQ , em J. 
 
Note e adote: 
Calor específico a volume constante: VC 3 R 2= 
 
 
Constante universal dos gases: R 8 J (mol K) 0,08 atm (mol K)= = 
0 C 273 K = 
51atm 10 Pa= 
31m 1.000= 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GABARITO: 
 
EXC208:[A] 
EXC209:[D] 
EXC210:[D] 
EXC211:[E] 
EXC212:[C] 
EXC213:[C] 
EXC214:[A] 
EXC215:[A] 
EXC216:3,0  104 J. 
EXC217: 
a) 4105 J 
b) 300 K; 900 K; 300 K 
c) 4105 J 
EXC218: 
a) 6.000 J e 4.500 J 
b) 400 K. 
EXC219:65%. 
EXC220:5×104 J; 2×104 J e zero. 
 
 
 
 
EXC221: 
a) 50% 
b) Não, pois seu rendimento máximo é de 10%. 
EXC222:400 K. 
EXC223: 
a) Refrigeradora 
b) 2.127 °C 
c) 3. 
EXC224:[B] 
EXC225:[B] 
EXC226:[C] 
EXC227:[C] 
EXC228:02 + 04 + 16 = 22. 
EXC229: 
a) 25 % 
b) 0,4 
EXC230: 
a) Va = 6,0L 
b) Pd = 12 atm 
c) Td = 900 K 
d) Qr = 15.110 J