Questões resolvidas
As máquinas a vapor mudaram a forma de o homem relacionar-se com a natureza e influenciaram até mesmo as relações humanas, com a mudança da mão de obra braçal para a força mecânica gerada por elas.
Se tomarmos como exemplo uma locomotiva a vapor que funciona recebendo 800 J de sua caldeira e cedendo 200 J para o ambiente externo, poderemos afirmar que
A) essa locomotiva possui rendimento de apenas 25%, uma vez que 200 J, dos 800 J recebidos, são perdidos.
B) essa locomotiva possui rendimento de 75%, o que poderia ser aumentado se a máquina cedesse menos calor ao meio externo.
C) o trabalho realizado por essa locomotiva nesse processo é de 1 000 J.
D) essa locomotiva teria rendimento máximo se o trabalho realizado por ela fosse igual ao calor cedido ao ambiente externo.
Num refrigerador, para 90 J retirados, em cada ciclo da máquina, 100 J são enviados do congelador para o meio ambiente.
Sobre isso, analise as seguintes alternativas:
I. A variação de calor entre as fontes quente e fria é 10 J.
II. O trabalho do compressor em cada ciclo é 10 J.
III. A eficiência desse refrigerador é 9.
A) I, apenas.
B) I e II, apenas.
C) I e III, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II e III.
A Revolução Industrial consistiu em um conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo em nível econômico e social.
Acerca do assunto tratado no texto em relação às máquinas térmicas, de acordo com a segunda Lei da Termodinâmica, podemos afirmar:
I. Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.
II. A segunda Lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque estes transferem calor da fonte fria para a fonte quente.
III. O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100%.
A) II e III.
B) II.
C) III.
D) I.
E) I e II.
Ondas sonoras se propagam longitudinalmente no interior dos gases a partir de sucessivas e rápidas compressões e expansões do fluido.
Por aproximação, considerando-se que o ar se comporte como um gás ideal, a energia interna de uma determinada massa de ar sofrendo compressão adiabática _________; portanto, o _________ trocado com as vizinhanças da massa de ar seria responsável pela transferência de energia.
A) diminuiria – calor
B) diminuiria – trabalho
C) não variaria – trabalho
D) aumentaria – calor
E) aumentaria – trabalho
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 1 200 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%.
O gráfico representa um ciclo termodinâmico.
Os trabalhos realizados nas transformações AB, BC, CD e DA são, respectivamente,
A) negativo, nulo, positivo e nulo.
B) positivo, nulo, negativo e nulo.
C) positivo, negativo, nulo e positivo.
D) negativo, negativo, nulo e positivo.
Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A → B, B → C e C → A, conforme o diagrama P – V apresentado na figura a seguir.
A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:
I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.
II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A.
III. Durante a transformação A → B, o gás recebe calor e realiza trabalho.
A) I.
B) II.
C) III.
D) I e II.
E) II e III.
Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581 g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz.
Marque a opção correta.
I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis.
II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil.
III. O rendimento da máquina é maior do que 40%.
IV. A cada ciclo, uma quantidade de calor maior que 700 J é rejeitada para a fonte fria.
A) I e III são verdadeiras.
B) I e II são verdadeiras.
C) I e IV são verdadeiras.
D) III e IV são verdadeiras.
E) II e IV são verdadeiras.
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EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 01. (UFU-MG) As máquinas a vapor mudaram a forma de o homem relacionar-se com a natureza e influenciaram até mesmo as relações humanas, com a mudança da mão de obra braçal para a força mecânica gerada por elas. Se tomarmos como exemplo uma locomotiva a vapor que funciona recebendo 800 J de sua caldeira e cedendo 200 J para o ambiente externo, poderemos afirmar que A) essa locomotiva possui rendimento de apenas 25%, uma vez que 200 J, dos 800 J recebidos, são perdidos. B) essa locomotiva possui rendimento de 75%, o que poderia ser aumentado se a máquina cedesse menos calor ao meio externo. C) o trabalho realizado por essa locomotiva nesse processo é de 1 000 J. D) essa locomotiva teria rendimento máximo se o trabalho realizado por ela fosse igual ao calor cedido ao ambiente externo. 02. (UFG-GO) A figura a seguir representa o ciclo de Otto para motores a combustão interna. Nesse tipo de motor, a vela de ignição gera uma faísca que causa a combustão de uma mistura gasosa. Considere que a faísca seja suficientemente rápida, de modo que o movimento do pistão possa ser desprezado. P V C D O A B V1 V2 A faísca e a liberação dos gases pelo escapamento ocorrem, respectivamente, nos pontos A) A e C. B) B e A. C) D e A. D) D e B. E) O e C. 03. (UFV-MG) Uma máquina térmica, operando entre duas fontes quente e fria, às temperaturas de 327 °C e 27 °C, respectivamente, realiza um trabalho de 200 J, ao absorver 1 000 J da fonte quente. Caso essa máquina passasse a operar segundo o ciclo de Carnot, entre as mesmas fontes, seu rendimento seria A) 100%. B) 50%. C) 20%. D) 0%. XPDØ 4L65 I2J3 04. (UPE) Num refrigerador, para 90 J retirados, em cada ciclo da máquina, 100 J são enviados do congelador para o meio ambiente. Sobre isso, analise as seguintes alternativas: I. A variação de calor entre as fontes quente e fria é 10 J. II. O trabalho do compressor em cada ciclo é 10 J. III. A eficiência desse refrigerador é 9. Está correto o que se afirma em A) I, apenas. B) I e II, apenas. C) I e III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. 05. (UEPB) A Revolução Industrial consistiu em um conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo em nível econômico e social. Iniciada na Inglaterra em meados do século XVIII, expandiu-se pelo mundo a partir do século XIX. James Hargreaves, 1764, na Grã-Bretanha, inventa a fiadora “spinning Jenny”, uma máquina de fiar rotativa que permitia a um único artesão fiar oito fios de uma só vez; James Watt, 1768, inventa a máquina a vapor; Gottlieb Daimler, 1885, inventa um motor a explosão, etc. Acerca do assunto tratado no texto em relação às máquinas térmicas, de acordo com a segunda Lei da Termodinâmica, podemos afirmar: I. Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho. II. A segunda Lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque estes transferem calor da fonte fria para a fonte quente. III. O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100%. Após a análise feita, verifica-se que é(são) correta(s) apena(s) a(s) proposição(ões) A) II e III. B) II. C) III. D) I. E) I e II. 06. (PUC RS–2016) Ondas sonoras se propagam longitudinalmente no interior dos gases a partir de sucessivas e rápidas compressões e expansões do fluido. No ar, esses processos podem ser considerados como transformações adiabáticas, principalmente devido à rapidez com que ocorrem e também à baixa condutividade térmica deste meio. Por aproximação, considerando-se que o ar se comporte como um gás ideal, a energia interna de uma determinada massa de ar sofrendo compressão adiabática _________; portanto, o _________ trocado com as vizinhanças da massa de ar seria responsável pela transferência de energia. A) diminuiria – calor B) diminuiria – trabalho C) não variaria – trabalho D) aumentaria – calor E) aumentaria – trabalho QYD8 2ª Lei da Termodinâmica FÍ SI C A 37Bernoulli Sistema de Ensino 07. (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 1 200 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%. 08. (UERN–2015) O gráfico representa um ciclo termodinâmico. P (N/m2) A D C B V(m3) Os trabalhos realizados nas transformações AB, BC, CD e DA são, respectivamente, A) negativo, nulo, positivo e nulo. B) positivo, nulo, negativo e nulo. C) positivo, negativo, nulo e positivo. D) negativo, negativo, nulo e positivo. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (PUC-Campinas-SP) O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q2 não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução deste exercício. Fonte quente T1 = Q2 = T2 = 300 K Fonte fria W = 800 J Q1 = 4 000 J Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina operasse segundo um ciclo de Carnot, a temperatura T1, da fonte quente, seria, em kelvins, igual a A) 375. C) 525. E) 1 500. B) 400. D) 1 200. 1QY9 G4WL 02. (FUVEST-SP–2015) Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A → B, B → C e C → A, conforme o diagrama P – V apresentado na figura a seguir. P V BA C A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte: I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo. II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A. III. Durante a transformação A → B, o gás recebe calor e realiza trabalho. Está correto apenas o que se afirma em Dados: O gás deve ser tratado como ideal; a transformação B → C é isotérmica. A) I. B) II. C) III. D) I e II. E) II e III. 03. (UFT-TO) Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581 g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf= –40 °C e da fonte quente Tq= 70 °C. A cada ciclo, a máquina retira da fonte quente 1 000 J de calor. Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens a seguir: I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis. II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil. III. O rendimento da máquina é maior do que 40%. IV. A cada ciclo, uma quantidade de calor maior que 700 J é rejeitada para a fonte fria. Marque a opção correta. A) I e III são verdadeiras. B) I e II são verdadeiras. C) I e IV são verdadeiras. D) III e IV são verdadeiras. E) II e IV são verdadeiras. KDO1 YOP6 Frente B Módulo 07 38 Coleção 6V
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