MEDICINA - CADERNO 2-585-586

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AULAS 19 e 20 Gases – Ciclo de Carnot e segundo princípio da Termodinâmica 585
c A temperatura associada ao processo isotérmico 
AB é menor do que a temperatura associada ao 
processo isotérmico CD. 
d Ao final do ciclo ABCDA, o trabalho realizado é 
igual à variação da energia interna ∆U de ciclo.
3 UFSM 2012 (Adapt.) Na primeira fase da revolução 
industrial, o processo de exploração do carvão, na 
Inglaterra, foi melhorado com a utilização de máqui-
nas a vapor, para retirar a água acumulada nas minas. 
Considere uma máquina a vapor representada pelo 
esquema seguinte.
Reservatório térmico T2
W
Q2
Reservatório térmico T1
Q1
Q2 é a energia retirada do reservatório de maior tem-
peratura (T2) a cada ciclo. Q1 é a energia cedida ao 
reservatório de menor temperatura (T1). W é a energia 
associada ao trabalho da máquina sobre a vizinhança. 
Então, analise as afirmativas:
I. Pela Primeira Lei da Termodinâmica, em valores 
absolutos, Q1 + Q2 = W.
II. Se o esquema representa uma máquina reversível 
operando através de um ciclo de Carnot, o ciclo 
termodinâmico realizado pela substância de trabalho 
é formado por duas isotermas e duas adiabáticas.
III. Como o reservatório de temperatura mais alta 
perde energia e o reservatório de temperatura 
mais baixa ganha energia, T2 diminui e T1 aumen-
ta; por isso o rendimento diminui com o tempo.
Está(ão) correta(s):
a apenas I. 
b apenas II. 
c apenas III. 
d apenas I e II. 
e apenas II e III. 
4 UFJF 2019 Uma máquina a vapor é uma máquina 
térmica que utiliza a pressão do vapor d’água. Con-
siderando que o calor é uma forma de energia, este 
pode produzir trabalho. Conforme as leis da Termo-
dinâmica, as máquinas a vapor operam em ciclos. 
James Watt (1736-1819) contribuiu de forma decisiva 
para a Revolução Industrial (entre a 2a metade do séc. 
XVIII e a 1a metade do séc. XIX) nos processos de me-
lhoria no motor a vapor. Mesmo após a invenção do 
motor a combustão no final do sec. XIX, ainda hoje 
são utilizados motores térmicos – por exemplo, nas 
usinas nucleares – para a geração de eletricidade.
Analise as afirmações a seguir a respeito de máquinas a 
vapor, respondendo se são verdadeiras ou falsas, justi-
ficando sua resposta da maneira mais objetiva possível.
vapor de água
êmbolo móvel
Figura relativa ao item a – modelo de uma câmara de combustão de uma 
máquina térmica representada por um êmbolo móvel.
a) Considere que, em determinado momento, o vo-
lume do vapor permanece constante, porque o 
êmbolo que pressiona o vapor travou devido a 
uma falha mecânica. Nesse caso, conforme a 1a lei 
da Termodinâmica, toda a energia obtida na forma 
de calor é transformada em energia interna.
 
 
 
 
 
 
 
 
b) De acordo com a 2a lei da Termodinâmica, as 
máquinas a vapor, no decorrer de um ciclo, trans-
formam em trabalho todo calor recebido da fonte 
quente, e a energia interna do vapor se mantém 
constante.
 
 
 
 
 
 
MED_2021_L2_FIS_F3_LA.INDD / 19-12-2020 (13:45) / EXT.DIAGRAMACAO.03 / PROVA FINAL MED_2021_L2_FIS_F3_LA.INDD / 19-12-2020 (13:45) / EXT.DIAGRAMACAO.03 / PROVA FINAL
Física AULAS 19 e 20 Gases – Ciclo de Carnot e segundo princípio da Termodinâmica586
5 UnB 2011 (Adapt.) Os materiais granulares são conjuntos 
com grande número de partículas macroscópicas e têm 
papel fundamental em indústrias como a de mineração 
e construção na agricultura. As interações entre os grãos 
são tipicamente repulsivas e inelásticas, decorrendo a 
dissipação de energia principalmente das forças de atri-
to. Em muitas ocasiões, os sistemas granulares não se 
comportam como gases, líquidos ou sólidos. Eles podem 
ser considerados apropriadamente como outro estado da 
matéria. Por exemplo, uma pilha de grãos estável se com-
porta como um sólido. Se a altura dessa pilha aumentar 
acima de certo valor, os grãos começam a fluir. No entan-
to, o fluxo não será como em um líquido, porque tal fluxo 
somente se dará em uma camada na superfície da pilha, 
enquanto os grãos, no seu interior, ficarão em repouso.
Revista Brasileira do Ensino de Física, v. 30, nº 1, 2008 (com adaptações). 
Suponha que uma colheitadeira de grãos que se com-
porta como uma máquina térmica de Carnot funcione 
entre as temperaturas de 27 °C e 327 °C, a partir de 
uma potência recebida de 1  000 W. Calcule, em joules, 
a quantidade máxima de energia que essa máquina 
pode transformar em trabalho mecânico em 1 se-
gundo. Despreze, caso exista, a parte fracionária do 
resultado final obtido, após realizar todos os cálculos 
solicitados. 
6 PUC-RS Para responder à questão, considere o texto 
e o gráfico, o qual relaciona o rendimento de uma má-
quina de Carnot e a razão T2/T1 das temperaturas em 
que opera a máquina.
O ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico espe-
cial, 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.
120
100
80
r (
%
)
T2/T1
60
20
0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Pode-se concluir, pelo gráfico e pelas leis da termo-
dinâmica, que o rendimento da máquina de Carnot 
aumenta quando a razão T2/T1 diminui: 
a alcançando 100% quando T2 vale 0 ᵒC. 
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%. 
Física • Livro 1 • Frente 3 • Capítulo 6
I. Leia as páginas de 364 a 367.
II. Faça os exercícios propostos 45 e de 48 a 55.
Guia de estudos
MED_2021_L2_FIS_F3_LA.INDD / 19-12-2020 (15:33) / EXT.DIAGRAMACAO.03 / PROVA FINAL