Estudo Ativo Vol 4 - Ciências da Natureza-373-375

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Nesse contexto, assinale o que for correto. 
01) O rendimento de uma máquina térmica poderá ter 
um valor igual a 1,2, dependendo do gás utilizado 
nas transformações envolvidas.
02) Desde que os novos maiôs confeccionados com poliu-
retano (grupo de polímeros termoplásticos sob forma 
de esponjas, resinas ou borrachas) foram desenvolvi-
dos, recordes têm sido quebrados em várias modalida-
des esportivas. O estudo da Hidrostática nos permite 
entender como funcionam esses “supermaiôs”, pois 
além de atuarem comonisolantes térmicos e acústicos, 
podem ajudar na flutuação do atleta.
04) Uma força é aplicada sobre uma superfície, for-
mando 90° com ela. Se a força aplicada mudar sua 
direção, formando 30° com a superfície, a pressão 
exercida sobre ela cairá pela metade.
08) Uma máquina térmica transforma em energia útil 
20% do calor retirado de sua fonte quente. Então, 
se a potência útil dessa máquina for de 600 kW, a 
quantidade de calor rejeitado para a fonte fria, em 
um segundo, será igual a 2,4 MJ.
13. (Uem-pas 2022)
Sobre termodinâmica, assinale o que for correto. 
01) A variação da energia interna de um sistema é dada 
pela soma da quantidade de calor trocado com o 
meio externo e com o trabalho realizado no pro-
cesso termodinâmico.
02) A temperatura de um gás está diretamente relacio-
nada com a energia cinética das moléculas.
04) É impossível converter totalmente calor em outra 
forma de energia em um ciclo termodinâmico.
08) A entropia do universo sempre diminui.
16) A eficiência de um motor a combustão é sempre 
menor que 100% ou igual a 100%.
14. (Uepg-pss 2 2023)
A Termologia é um dos ramos da Física que estuda 
fenômenos presentes em nosso dia a dia. Nesse 
âmbito, assinale o que for correto.
Dado: 1 atm = 760 mmHg 
01) O calor específico das substâncias é uma caracterís-
tica delas e varia com a temperatura.
02) Um recipiente contém 400 g de oxigênio a 0 °C à 
pressão de 76 cmHg. Essa massa de gás é aquecida 
até 102 °C, a volume constante. Considerando que 
o comportamento é de um gás ideal, sua pressão 
passará a ser menor do que 1,3 atm.
04) A 2ª Lei da Termodinâmica, muitas vezes, é também 
denominada Princípio da Degradação da Energia, 
pelo fato de que é impossível converter integral-
mente calor em outra forma de energia.
08) No processo de propagação por condução de calor, 
sempre haverá transporte de matéria.
15. (Pucrs)
Em uma máquina térmica ideal que opere em ciclos, 
todos os processos termodinâmicos, além de rever-
síveis, não apresentariam dissipação de energia 
causada por possíveis efeitos dos atritos internos 
nos mecanismos ou turbulências no fluido operador 
da máquina. O ciclo de Carnot é um bom exemplo 
de processo termodinâmico idealizado, que apresen-
taria a maior eficiência possível na transformação 
de calor em trabalho útil. A eficiência para uma 
máquina de Carnot operando entre as temperaturas 
absolutas de 300 K e 900 K seria de aproximada-
mente __________, e a entropia do sistema ficaria 
__________ durante o processo. 
a) 66% – maior
b) 66% – igual
c) 33% – menor
d) 33% – maior
e) 100% – igual
16. (Unesp)
A figura mostra uma máquina térmica em que a cal-
deira funciona como a fonte quente e o condensador 
como a fonte fria.
a) Considerando que, a cada minuto, a caldeira for-
nece, por meio do vapor, uma quantidade de calor 
igual a 1,6 . 109 J e que o condensador recebe uma 
quantidade de calor igual a 1,2 . 109 J, calcule o 
rendimento dessa máquina térmica.
b) Considerando que 6,0 . 103 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 4,0 . 103 J/(kg⋅ °C), calcule a razão entre a 
quantidade de calor retirada pela água de refrigeração 
e a quantidade de calor recebida pelo condensador. 
17. (Famerp)
A figura representa o diagrama de fluxo de ener-
gia de uma máquina térmica que, trabalhando em 
ciclos, retira calor (Q1) de uma fonte quente. Parte 
dessa quantidade de calor é transformada em traba-
lho mecânico τ e a outra parte (Q2) transfere-se para 
uma fonte fria. A cada ciclo da máquina, Q1e Q2são 
iguais, em módulo, respectivamente, a 4 . 103 J e 
2,8 . 103 J.
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Sabendo que essa máquina executa 3.000 ciclos por 
minuto, calcule:
a) o rendimento dessa máquina.
b) a potência, em watts, com que essa máquina opera.
18. (Ufpr 2017)
Uma máquina térmica teórica ideal teve um dimen-
sionamento tal que, a cada ciclo, ela realizaria tra-
balho de 50 cal e cederia 150 cal para a fonte fria. 
A temperatura prevista para a fonte quente seria de 
127 °C. Determine: 
a) O rendimento dessa máquina térmica.
b) A temperatura prevista para a fonte fria, em graus 
Celsius. 
19. (Uema 2016)
Eis o funcionamento de uma máquina frigorífica: 
Em uma máquina frigorífica, em cada ciclo da subs-
tância trabalhante, é retirada uma quantidade de 
calor “Q2” da fonte fria (o congelador em uma gela-
deira) que, juntamente com o trabalho externo " "ô 
(trabalho do compressor nas geladeiras), é rejeitado 
para a fonte quente (ar atmosférico), na forma de 
quantidade de calor “Q1”.
|CALÇADA, Caio Sérgio, SAMPAIO, José Luís. Física Clássica. Termolo-
gia, Óptica e Ondas. São Paulo: Atual Editora LTDA. 
a) Analise que tipo de conversão ocorre numa máquina 
frigorífica.
b) Justifique qual a lei natural que sustenta o funcio-
namento da mesma. 
c) Demonstre, considerando as informações fornecidas 
no comando da questão, qual a expressão que cal-
cula a eficiência “e” de uma máquina frigorífica.
d) Se Q2 = 200J e τ = 400 J quanto vale a eficiência d2a 
mesma? 
20. (Ufsc 2014)
A Petrobras é uma empresa que nasceu 100% nacio-
nal, em 1953, como resultado da campanha popular 
que começou em 1946 com o histórico slogan “O 
petróleo é nosso”. Ao longo desses sessenta anos, 
a Petrobras superou vários desafios e desenvol-
veu novas tecnologias relacionadas à extração de 
petróleo, assim como produtos de altíssima qua-
lidade, desde óleos lubrificantes até gasolina para 
a Fórmula 1. Em 1973, a crise do petróleo obrigou 
a Petrobras a tomar algumas medidas econômicas, 
entre elas investir em um álcool carburante como 
combustível automotivo, o etanol, através do pro-
grama Pró-Álcool. Sendo assim, além do diesel, da 
gasolina comum, da gasolina aditivada e da gaso-
lina de alta octanagem, a Petrobras oferece o etanol 
como combustível automotivo. 
Os automóveis atuais no Brasil são praticamente 
todos “flex”, ou seja, funcionam tanto com gaso-
lina quanto com etanol. Claro que o desempenho do 
automóvel muda dependendo do combustível utili-
zado. A tabela abaixo apresenta as principais pro-
priedades da gasolina e do etanol e explica em parte 
a diferença de desempenho entre os combustíveis.
GASOLINA ETANOL
Poder calorífico (MJ/L) 35,0 24,0
Calor latente de vaporização (kJ/kg) 376 ~ 502 903
Temperatura de ignição (°C) 220 420
Razão estequiométrica ar/combustível 14,5 9
Fonte: Goldemberg & Macedo [Adaptado]
Independentemente do projeto do motor 4 tempos, 
alguns parâmetros são iguais. Por exemplo, a tem-
peratura média da câmara de combustão é de 280 °C 
(fonte quente) e a temperatura média do 
sistema de arrefecimento é de 80 °C (fonte fria). 
a) Apresente de maneira esquemática o fluxo de ener-
gia (calor) de um motor 4 tempos, que é conside-
rado uma máquina térmica quente. 
b) Considere o motor 4 tempos como ideal. Com base 
nos dados do enunciado, determine qual seria o seu 
rendimento, apresentando todos os cálculos. 
c) Com base no rendimento de 20% de um motor 4 
tempos, determine a quantidade de etanol necessá-
ria para obter a mesma quantidade de energia útil 
que cada litro de gasolina disponibiliza. 
 
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Gabarito (e.i.)
1. B 2. C 3. A 4. A 5. C
6. C 7. E 8. 01 + 02 + 04 + 16 = 31 9. 04 + 16 = 20
10. 02 + 04 + 16 = 22 11. 01 + 02 + 04 + 16 = 23
12. 02 + 04 + 08 = 14 13. 02 + 04 = 06
14. 01 + 04 =05 15. B
16.
a) 25% 
b) 0,4
17.
a) 30%
b) 6 . 104 W
18.
a) 25%
b) 27 °C
19:
a) Numa máquina frigorífica, existe aplicação de traba-
lho externo sobre o sistema de forma forçada para 
que se consiga remover calor da fonte fria e rejei-
tá-lo na fonte quente juntamente com o trabalho 
aplicado ao sistema. 
b) A 2ª Lei da Termodinâmica diz: “É impossível uma 
máquina térmica, sem ajuda de um agente externo, 
conduzir calor de um sistema para outro que esteja 
a uma temperatura maior”. Isto é, espontaneamente 
o calor flui de uma fonte quente para a fonte fria, 
mas a máquina frigorífica faz justamente o contrário, 
devido ao trabalho aplicado ao sistema pelo compres-
sor, revertendo a transferência de calor no sentido 
contrário, ou seja, da fonte fria para a fonte quente.
c) A eficiência “e” de uma máquina frigorífica é dada 
pela relação entre o módulo do calor retirado da 
fonte fria “Q2” e o módulo do trabalho externo ‘‘τ’’ 
realizado sobre o sistema.e Q2= x
 
d) 50%
20.
a) 
b) 36%
c) 1,46 L