Fisica 2 - Ramalho-241-243

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 Tendo como base as informações dadas, analise, 
nas proposições a seguir, os processos que ocorrem 
em cada um dos componentes da geladeira, com 
suas respectivas transformações gasosas, como 
se observa no diagrama p # V apresentado, que 
representa as variações de pressão e volume para 
o ciclo da substância de operação na geladeira.
 I. No compressor, devido à rapidez com que ocorre 
a compressão, esta pode ser considerada adia­
bática. A temperatura e a pressão se elevam. 
Como não há trocas de calor (Q 5 0), o trabalho 
realizado pelo compressor é equivalente à varia­
ção da energia interna da substância (2 P 3).
 II. O condensador ou radiador é a serpentina na 
qual o vapor se liquefaz, trocando calor com o 
ambiente. Inicialmente ocorre um aumento de 
temperatura à pressão constante (3 P 4), segui­
da de uma diminuição do volume da substância 
em condensação, à pressão e temperatura 
constantes (4 P 5).
 III. A válvula é um tubo capilar que diminui a pres­
são da substância. Esta descompressão ocorre 
com muita rapidez, não permitindo a troca de 
calor com o ambiente, logo se constitui numa 
transformação adiabática (5 P 1).
T. 195 (UEPB) O refrigerador é uma máquina térmica que 
retira calor dos corpos colocados em seu interior e 
rejeita calor para o meio ambiente, que está a uma 
temperatura mais elevada que a do seu interior. No 
refrigerador, entretanto, a transferência de calor 
não é espontânea: é oposta à “ordem natural” e, de 
acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, é um 
processo que só se pode efetivar com fornecimento 
externo de energia. Como está esquematizado na 
figura abaixo, o refrigerador consta de quatro com­
ponentes: 1 – compressor; 2	–	condensador	ou	ra­
diador; 3	–	válvula	(tubo	capilar);	e	4	–	congelador.
T. 194 (UFSCar­SP) “Inglaterra, século XVIII. Hargreaves 
patenteia sua máquina de fiar; Arkwright inventa a 
fiandeira hidráulica; James Watt introduz a impor­
tantíssima máquina a vapor. Tempos modernos!” 
(C. Alencar, L. C. Ramalho e M. V. T. Ribeiro, História 
da Sociedade Brasileira.)
 As máquinas a vapor, sendo máquinas térmicas 
reais, operam em ciclos de acordo com a segunda 
lei da Termodinâmica. Sobre essas máquinas, con­
sidere as três afirmações seguintes.
 I. Quando em funcionamento, rejeitam para a fon­
te fria parte do calor retirado da fonte quente.
 II. No decorrer de um ciclo, a energia interna do 
vapor de água se mantém constante.
 III. Transformam em trabalho todo calor recebido 
da fonte quente. 
 É correto o contido apenas em:
a) I c) III e) II e III
b) II d) I e II
T. 192 (UCS­RS) Certa máquina térmica executa o ciclo da 
figura, efetuando 20 revoluções por segundo.
 A potência da máquina, em quilowatts, é igual a:
a) 100 c) 1,0 e) 0,20
b) 10 d) 0,5
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V (� 10–2 m3)
T. 193 (UFBA) A figura representa o ciclo de Carnot para 
um gás ideal.
 Nessas condições, é correto afirmar:
01) Na compressão adiabática a energia interna 
do gás diminui.
02) Na expansão isotérmica o gás recebe calor de 
uma das fontes.
04) Na expansão adiabática a temperatura do gás 
diminui.
08) Na compressão isotérmica a energia interna 
do gás diminui.
16) Na transformação cíclica o gás atinge o equi­
líbrio térmico com a fonte quente, ao reiniciar 
novo ciclo.
 Dê como resposta a soma dos números que prece­
dem as afirmativas corretas.
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T. 198 (IME­RJ) Considere uma máquina térmica operando 
em um ciclo termodinâmico.
 Essa máquina recebe 300 J de uma fonte quente 
cuja temperatura é de 400 K e produz um trabalho 
de 150 J. Ao mesmo tempo, rejeita 150 J para uma 
fonte fria que se encontra a 300 K. A análise termo­
dinâmica da máquina térmica descrita revela que 
o ciclo proposto é um(a):
a) máquina frigorífica na qual tanto a Primeira Lei 
quanto a Segunda Lei da termodinâmica são 
violadas.
b) máquina frigorífica na qual a Primeira Lei é 
atendida, mas a Segunda Lei é violada.
c) motor térmico no qual tanto a Primeira Lei 
quanto a Segunda Lei da termodinâmica são 
atendidas.
d) motor térmico no qual a Primeira Lei é violada, 
mas a Segunda Lei é atendida.
e) motor térmico no qual a Primeira Lei é atendida, 
mas a Segunda Lei é violada.
T. 196 (UEL­PR) Uma das grandes contribuições para a 
ciência do século XIX foi a introdução, por Sadi 
Carnot, em 1824, de uma lei para o rendimento 
das máquinas térmicas, que veio a se transformar 
na lei que conhecemos hoje como Segunda Lei da 
Termodinâmica. Na sua versão original, a afirma­
ção de Carnot era:
 “Todas as máquinas térmicas reversíveis ideais, 
operando entre duas temperaturas, uma maior e 
outra menor, têm a mesma eficiência, e nenhuma 
máquina operando entre essas temperaturas pode 
ter eficiência maior do que uma máquina térmica 
reversível ideal.”
 Com base no texto e nos conhecimentos sobre o 
tema, é correto afirmar:
a) A afirmação, como formulada originalmente, 
vale somente para máquinas a vapor, que eram 
as únicas que existiam na época de Carnot.
b) A afirmação de Carnot introduziu a ideia de Ciclo 
de Carnot, que é o ciclo em que operam, ainda 
hoje, nossas máquinas térmicas.
c) A afirmação de Carnot sobre máquinas térmicas 
pode ser encarada como uma outra maneira 
de dizer que há limites para a possibilidade de 
aprimoramento técnico, sendo impossível obter 
uma máquina com rendimento maior do que a 
de uma máquina térmica ideal.
d) A afirmação de Carnot introduziu a ideia de Ciclo 
de Carnot, que veio a ser o ciclo em que operam, 
ainda hoje, nossos motores elétricos.
e) Carnot viveu em uma época em que o progresso 
técnico era muito lento, e sua afirmação é hoje 
desprovida de sentido, pois o progresso técnico 
é ilimitado.
T. 197 (UFMT) Um cientista afirma ter construído uma 
máquina térmica que trabalha entre as tempera­
turas T2 5 400 K e T1 5 600 K e que produz trabalho 
a uma taxa de 200 W. A quantidade de calor for­
necida pela fonte quente à máquina a cada ciclo é 
Q 1 5 100 J e sua frequência de trabalho é 4 ciclos 
por segundo. Considere que o rendimento de uma 
 máquina térmica é dado por D ___ 
Q 1
 , sendo D o trabalho 
 produzido pela máquina no ciclo, e que o ren­
dimento máximo de uma máquina térmica
 @ dado por gc 5 1 2 
T2 ___ 
T1
 # ocorre quando a máquina 
 opera segundo um ciclo de Carnot. Levando em con­
ta as informações dadas, pode­se concluir que:
a) esse feito não poderia ter ocorrido, pois contraria 
a segunda lei da termodinâmica.
T. 199 (PUC­MG) Um escritório de patentes recebe um 
pedido de um inventor que deseja registrar uma 
máquina térmica que opera entre duas fontes de 
calor com temperaturas de 227 wC e 177 wC. Segundo 
o inventor, a máquina retira 4,0 3 105 J de calor da 
fonte quente e realiza um trabalho útil 5,0 3 104 J em 
cada ciclo de funcionamento. Nessas condições, é 
correto afirmar que:
a) o pedido do inventor não pode ser aceito, pois a 
máquina, trabalhando entre essas temperatu­
ras, não pode ter rendimento superior a 10%.
b) o rendimento dessa máquina é superado por 
uma máquina de Carnot que opere entre essas 
fontes.
c) o rendimento dessa máquina é igual ao de uma 
máquina de Carnot que opere entre essas duas 
fontes térmicas.
d) a única forma de se melhorar o rendimento da 
máquina é que o inventor utilize combustível 
de melhor qualidade.
 IV. No congelador, a substância operante troca 
calor com o interior da geladeira, a pressão 
constantee diminuição de temperatura, 
expandindo­se à medida que se vaporiza (calor 
latente de vaporização) (1 P 2).
 A partir da análise feita, assinale a alternativa 
correta.
a) Todas as proposições são verdadeiras.
b) Apenas as proposições III e IV são verdadeiras.
c) Apenas as proposições I e III são verdadeiras.
d) Apenas as proposições II e III são verdadeiras.
e) Apenas as proposições II e IV são verdadeiras.
T. 200 (UFC­CE) A eficiência de uma máquina de Carnot 
que opera entre a fonte de temperatura alta (T1) e 
a fonte de temperatura baixa (T2) é dada pela ex­
 pressão g 5 1 2 @ T2 ___ 
T1
 # , em que T1 e T2 são medidas 
 na escala absoluta ou de Kelvin.
 Suponha que você dispõe de uma máquina dessas 
com uma eficiência g 5 30%. Se você dobrar o valor 
da temperatura da fonte quente, a eficiência da 
máquina passará a ser igual a:
a) 40%
b) 45%
c) 50%
d) 60%
e) 65%
b) esse feito não poderia ter ocorrido, pois contraria 
a primeira e a segunda leis da termodinâmica.
c) esse feito não poderia ter ocorrido, pois contraria 
a primeira lei da termodinâmica.
d) essa máquina térmica poderia funcionar, pois 
não contraria as leis da termodinâmica.
e) essa máquina térmica poderia funcionar, pois não 
contraria o princípio de conservação de energia.
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T. 204 (Olimpíada Brasileira de Física) Uma lâmpada é 
embalada numa caixa fechada e isolada termi­
camente. Considere que no interior da lâmpada 
há vácuo e que o ar dentro da caixa seja um gás 
ideal. Em um certo instante, a lâmpada se quebra. 
T. 205 (UFSCar­SP) Maxwell, notável físico escocês da 
segunda metade do século XIX, inconformado 
com a possibilidade da morte térmica do Universo, 
consequência inevitável da segunda lei da Termo­
dinâmica, criou o “demônio de Maxwell”, um ser 
hipotético capaz de violar essa lei. Essa fictícia 
criatura poderia selecionar as moléculas de um 
gás que transitassem entre dois compartimentos 
controlando a abertura que os divide, como ilustra 
a figura.
 Por causa dessa manipulação diabólica, as molé­
culas mais velozes passariam para um comparti­
mento, enquanto as mais lentas passariam para o 
outro. Se isso fosse possível:
a) esse sistema nunca entraria em equilíbrio tér­
mico.
b) esse sistema estaria em equilíbrio térmico per­
manente.
c) o princípio da conservação da energia seria 
violado.
d) não haveria troca de calor entre os dois compar­
timentos.
e) haveria troca de calor, mas não haveria troca de 
energia.
T. 201 (UFRN) As máquinas térmicas transformam a 
energia interna de um combustível em energia me­
cânica. De acordo com a 2a Lei da Termodinâmica, 
não é possível construir uma máquina térmica que 
transforme toda a energia interna do combustível 
em trabalho, isto é, uma máquina de rendimento 
igual a 1 ou equivalente a 100%.
 O cientista francês Sadi Carnot (1796­1832) pro­
vou que o rendimento máximo obtido por uma 
máquina térmica operando entre as tempera­
turas T1 (fonte quente) e T2 (fonte fria) é dado
 por g 5 1 2 
T2 ___ 
T1
 
 Com base nessas informações, é correto afirmar 
que o rendimento da máquina térmica não pode 
ser igual a 1 porque, para isso, ela deveria operar:
a) entre duas fontes à mesma temperatura, T1 5 T2, 
no zero absoluto.
b) entre uma fonte quente a uma temperatura, T1, 
e uma fonte fria à temperatura T2 5 0 wC.
c) entre duas fontes à mesma temperatura, 
T1 5 T2, diferente do zero absoluto.
d) entre uma fonte quente a uma temperatura, T1, 
e uma fonte fria à temperatura T2 5 0 K. 
T. 202 (UFV­MG) De acordo com a segunda lei da Termo­
dinâmica, a entropia do Universo:
a) não pode ser criada nem destruída.
b) acabará transformada em energia.
c) tende a aumentar com o tempo.
d) tende a diminuir com o tempo.
e) permanece sempre constante.
T. 203 (UFBA) Com base nos conhecimentos sobre Ter mo­
dinâmica, é correto afirmar:
01) Quando um gás ideal é comprimido rapida­
mente, a energia interna do gás aumenta.
02) O ciclo de Carnot é composto por transforma­
ções isométricas e isobáricas.
04) O rendimento de uma máquina térmica depen­
de exclusivamente da temperatura da fonte 
quente.
08) No refrigerador o gás refrigerante remove calor 
da fonte fria, evaporando­se, e transfere 
calor à fonte quente, condensando­se.
16) Admitindo­se o Universo como sistema físico 
isolado, a entropia do Universo sempre aumenta.
 Dê como resposta a soma dos números que prece­
dem as afirmativas corretas.
Se desprezarmos o volume e a massa dos compo­
nentes da lâmpada (vidro, suporte, filamento, ...) 
e a variação de energia associada à sua quebra, é 
incorreto afirmar que:
a) a energia interna do gás permanecerá a mesma 
após a quebra da lâmpada.
b) a entropia do gás aumentará após a quebra da 
lâmpada.
c) a temperatura do gás permanecerá a mesma 
após a quebra da lâmpada.
d) a pressão do gás diminuirá após a quebra da 
lâmpada.
e) após a quebra da lâmpada, o gás realizará um 
trabalho positivo para se expandir e ocupar o 
volume onde anteriormente havia vácuo.
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