FÍSICA 2 SÉRIE 2024 2 LEI TERMODINÂMICA PROF

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TERMODINÂMICA
(2ª LEI)
Prof : GEORGE ALEXANDER
CMCB
ENSINO MÉDIO
DISCIPLINA : FÍSICA
2ª SÉRIE
(200 CNS, 201 CNS, 200 SEA, 200 CHL, 200 CM)
1. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
É impossível a construção de uma máquina que, operando 
em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de 
calor recebido em trabalho. 
TERMODINÂMICA 
2. MÁQUINA TÉRMICA
→ 
TERMODINÂMICA
Q1 = τ + Q2 τ = Q1 - Q2
3. RENDIMENTO (η) DA MÁQUINA TÉRMICA 
→ → →
τ = trabalho. 
Q2 = calor rejeitado à fonte fria.
Q1 = calor fornecido pela fonte quente.
TERMODINÂMICA
η = 
energia útil
energia total
η = 
τ
Q1
η = 
Q1 − Q2
Q1
η = 1 -
Q2
Q1
4. CICLO DE CARNOT (CICLO DE RENDIMENTO MÁXIMO)
Possui duas transformações adiabáticas de modo alternado 
com duas transformações isotérmicas. 
TERMODINÂMICA
5. RENDIMENTO (η) DE UMA MÁQUINA TÉRMICA AO 
REALIZAR O CICLO DE CARNOT 
T2 = temperatura absoluta da fonte fria.
T1 = temperatura absoluta da fonte quente.
NOTA: As quantidades de calor trocadas são proporcionais 
às próprias temperaturas das fontes. 
Q2 = calor rejeitado à fonte fria.
Q1 = calor fornecido pela fonte quente.
TERMODINÂMICA
η = 1 -
T2
T1
Q2
Q1
= 
T2
T1
(MACKENZIE-SP) A importância do ciclo de Carnot reside no 
fato de ser: 
a) o ciclo da maioria dos motores térmicos. 
b) o ciclo de rendimento igual a 100 %. 
c) o ciclo que determina o máximo rendimento que um 
motor térmico pode ter entre duas dadas temperaturas. 
d) o ciclo de rendimento maior que 100 %. 
e) Nenhuma das anteriores
QUESTÃO 01
LETRA (C) 
O ciclo que determina o máximo rendimento que um motor 
térmico pode ter entre duas dadas temperaturas. 
CICLO DE CARNOT (CICLO DE RENDIMENTO MÁXIMO)
RESOLUÇÃO Q. 01
η = 1 -
T2
T1
(UFPA) De acordo com o ciclo de Carnot, o máximo 
rendimento térmico teórico r de uma máquina térmica 
operando entre duas fontes, cujas temperaturas absolutas 
são T1 e T2 , sendo T1 > T2, é dado por: 
a) r = 1 -
T2
T1
d) r = T1 - T2
b) r = 1 -
T1
T2
e) r = 
T1
T2
c) r = T1 + T2
QUESTÃO 02
LETRA (A) 
Ciclo de Carnot (máximo rendimento)
→ 
RESOLUÇÃO Q. 02
η = 1 -
T2
T1
r = 1 -
T2
T1
(PUC - MG) O rendimento de uma máquina térmica é uma 
relação entre a energia transformada em trabalho e a 
energia absorvida da fonte quente. Se uma máquina térmica 
teórica retira 1000 J da fonte quente e rejeita 650 J para a 
fonte fria, o rendimento dessa máquina, em porcentagem, 
é: 
a) 15%
b) 65%
c) 54%
d) 40%
e) 35%
QUESTÃO 03
(Dados: Q1 = 1000 J e Q2 = 650 J) η = ?
η = 1 -
Q2
Q1
η = 1 -
650
1000
η = 1 - 0,65 
η = 0,35 → η = 35% (E)
RESOLUÇÃO Q. 03
(UNIVALI) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de 
Carnot entre as temperaturas de 500 K e 300 K, recebendo 
2000 J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para a 
fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em J , são, 
respectivamente. 
a) 1200 e 800
b) 1000 e 1000
c) 500 e 1500
d) 1400 e 600
e) 700 e 1300
QUESTÃO 04
(Dados: T1 = 500 K ; T2 = 300 K ; Q1 = 2000 J) Q2 = ? e τ = ? 
Q2
Q1
= 
T2
T1
τ = Q1 - Q2
Q2
2000
= 
300
500
τ = 2000 - 1200 
Q2
2000
= 0,6 τ = 800 J (A)
Q2 = 1200 J (A)
RESOLUÇÃO Q. 04
(UFMA) Uma máquina térmica funciona realizando o ciclo 
de Carnot. Em cada ciclo, o trabalho útil fornecido pela 
máquina é de 2000 J. As temperaturas das fontes térmicas 
são 227 °C e 27 °C, respectivamente. O rendimento da 
máquina, a quantidade de calor retirada da fonte quente e a 
quantidade de calor rejeitada para a fonte fria são, 
respectivamente:
a) 60%, 4000 J e 6000 J
b) 40%, 3000 J e 5000 J
c) 40%, 5000 J e 3000 J
d) 40%, 4000 J e 1000 J
e) 30%, 6000 J e 4000 J
QUESTÃO 05
(τ = 2000 J ; T1 = 227 °C → T1 = 500 K ; T2 = 27 °C → 300 K) 
η = ? ; Q1 = ? e Q2 = ?
η = 1 -
T2
T1
η = 
τ
Q1
τ = Q1 - Q2
η = 1 -
300
500
0,4 = 
2000
Q1
2000 = 5000 - Q2
η = 1 - 0,6 Q1 = 5000 J Q2 = 3000 J
η = 0,4 → η = 40 % LETRA (C)
RESOLUÇÃO Q. 05
(UFC - CE) 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 expressão 
η = 1 -
T2
T1
, em que T1 e T2 são medidas na escala absoluta 
Kelvin. 
Suponha que você dispõe de uma máquina dessas com uma 
eficiência η = 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%.
QUESTÃO 06
η = 30% = 0,3 η’ = ? → 2T1 (dobrar a fonte quente)
Situação inicial : Situação final : 
η = 1 -
T2
T1
η’ = 1 -
T2
T1
η’ = 1 – 0,35
0,3 = 1 -
T2
T1
η’ = 1 -
T2
2T1
η’ = 0,65
T2
T1
= 0,7 η’ = 1 -
0,7
2
η’ = 65% (E)
RESOLUÇÃO Q. 06
(PUCCAMP) A turbina de um avião tem rendimento de 80% 
do rendimento de uma máquina ideal de Carnot operando 
às mesmas temperaturas. Em voo de cruzeiro, a turbina 
retira calor da fonte quente a 127 °C e ejeta gases para a 
atmosfera que está a - 33 °C. O rendimento dessa turbina é 
de : 
a) 80%
b) 64%
c) 50%
d) 40%
e) 32%
QUESTÃO 07
(T1 = 127 °C → T1 = 400 K ; T2 = - 33 °C → T2 = 240 K ) 
η de Carnot : η’ = ? da turbina (80% η de Carnot): 
η = 1 -
T2
T1
η’ = 80% de 0,4 
η = 1 -
240
400
η’ = 0,8 ∙ 0,4 
η = 1 - 0,6 η’ = 0,32 → η’ = 32 % (E)
η = 0,4 → η = 40 % 
RESOLUÇÃO Q. 07
(UNAMA)Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa 
temperatura está a 7 °C apresenta um rendimento de 30 %. 
A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim 
de aumentarmos seu rendimento para 50 % será de: 
a) 400
b) 280
c) 160
d) 560
e) 960
QUESTÃO 08
(T2 = 7 °C → T2 = 280 K ; η = 30% = 0,3 ; η = 50% = 0,5) ∆T1 = ? 
Situação inicial : Situação final : variação: 
η = 1 -
T2
T1
η’ = 1 -
T2
T1
∆T1 = 560 - 400
0,3 = 1 -
280
T1
0,5 = 1 -
280
T1
∆T1 = 160 K (C)
280
T1
= 0,7 → T1 = 400 K 
280
T1
= 0,5 → T1 = 560 K 
RESOLUÇÃO Q. 08
(UFAL) A cada ciclo de funcionamento, o motor de um certo 
automóvel retira 40 kJ do compartimento da fonte quente, 
onde se dá a queima do combustível, e realiza 10 kJ de 
trabalho. Sabendo que parte do calor retirado da fonte 
quente é dispensado para o ambiente (fonte fria) a uma 
temperatura de 27 °C, qual seria a temperatura no 
compartimento da fonte quente se esse motor operasse 
segundo o ciclo de Carnot?
a) 127 °C
b) 177 °C
c) 227 °C
d) 277 °C
e) 377 °C
QUESTÃO 09
(Q1 = 40 kJ ; τ = 10 kJ ; T2 = 27 °C → 300 K ) T1 = ? 
η = 
τ
Q1
η = 1 -
T2
T1
T1 = 
300
0,75
η = 
10
40
0,25 = 1 -
300
T1
T1 = 400 K OU
η = 0,25
300
T1
= 0,75 T1 = 127°C (A) 
η = 25% 
RESOLUÇÃO Q. 09