3 Lei da termodinâmica

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3ª Lei da termodinâmica
(1) A Terceira Lei da Termodinamica afirma que:
a) A energia total do universo e constante.
b) O calor nao pode fluir espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente.
c) E impossivel atingir o zero absoluto em um numero finito de etapas.
d) A energia interna de um sistema e igual ao trabalho realizado.
Resposta: c) E impossivel atingir o zero absoluto em um numero finito de etapas.
Explicacao: Essa e a essencia da 3a Lei. Ela estabelece que o zero absoluto (0 K) e inatingivel por
processos fisicos finitos.
(2) De acordo com a 3a Lei da Termodinamica, o que acontece com a entropia de um cristal
perfeito ao atingir o zero absoluto?
a) Torna-se infinita.
b) Torna-se igual a zero.
c) Permanece constante, mas nao nula.
d) Depende da substancia.
Resposta: b) Torna-se igual a zero.
Explicacao: Em um cristal perfeito a 0 K, nao ha desordem todos os atomos ocupam posicoes
fixas, logo a entropia e zero.
(3) O que representa o conceito de zero absoluto na termodinamica?
a) A temperatura em que a agua congela.
b) A temperatura em que todas as moleculas param completamente de se mover.
c) A temperatura de 0°C.
d) A temperatura em que o gas ideal se torna liquido.
Resposta: b) A temperatura em que todas as moleculas param completamente de se mover.
Explicacao: O zero absoluto (0 K ou -273,15°C) e o limite teorico onde o movimento molecular
cessa.
(4) A 3a Lei da Termodinamica e fundamental porque:
a) Define a quantidade de energia necessaria para fundir um solido.
b) Permite estabelecer uma escala absoluta de temperatura.
c) Determina o equilibrio entre calor e trabalho.
d) Explica a dilatacao termica dos corpos.
Resposta: b) Permite estabelecer uma escala absoluta de temperatura.
Explicacao: Gracas a 3a Lei, e possivel definir o ponto zero da escala Kelvin, associando-o a
ausencia total de entropia.
(5) Quando um sistema se aproxima do zero absoluto, a variacao de entropia tende a:
a) Aumentar indefinidamente.
b) Permanecer constante.
c) Diminuir ate um valor minimo.
d) Oscilar de forma imprevisivel.
Resposta: c) Diminuir ate um valor minimo.
Explicacao: A medida que a temperatura se aproxima de 0 K, as microconfiguracoes do sistema
reduzem-se ao minimo possivel.
(6) Em termos praticos, por que o zero absoluto e inatingivel?
a) Porque os instrumentos nao tem precisao suficiente.
b) Porque sempre ha perda de calor para o ambiente.
c) Porque exigiria energia infinita para remover o ultimo resquicio de calor.
d) Porque os gases se solidificam antes disso.
Resposta: c) Porque exigiria energia infinita para remover o ultimo resquicio de calor.
Explicacao: A medida que a temperatura se aproxima de 0 K, a energia termica residual torna-se
cada vez mais dificil de extrair.
(7) O que significa dizer que a entropia de um cristal perfeito a 0 K e zero?
a) Que o sistema nao possui energia.
b) Que o sistema esta completamente desordenado.
c) Que ha apenas uma microconfiguracao possivel.
d) Que o sistema entrou em colapso.
Resposta: c) Que ha apenas uma microconfiguracao possivel.
Explicacao: Entropia mede desordem; em um cristal perfeito, ha uma unica forma de organizar as
particulas a entropia e nula.
(8) Qual das alternativas melhor expressa o enunciado da 3a Lei da Termodinamica?
a) O calor flui espontaneamente do corpo quente para o frio.
b) A energia total de um sistema isolado e constante.
c) A entropia de um cristal perfeito e zero no zero absoluto.
d) O trabalho maximo e obtido em temperatura constante.
Resposta: c) A entropia de um cristal perfeito e zero no zero absoluto.
Explicacao: Essa e a formulacao classica da 3a Lei segundo Nernst.
(9) Quando a temperatura tende ao zero absoluto, o comportamento das moleculas e caracterizado
por:
a) Vibracao maxima.
b) Movimentos desordenados.
c) Energia cinetica praticamente nula.
d) Expansao termica elevada.
Resposta: c) Energia cinetica praticamente nula.
Explicacao: No limite de 0 K, o movimento molecular praticamente cessa, restando apenas energia
quantica residual.
(10) A Terceira Lei da Termodinamica e tambem conhecida como:
a) Lei de Nernst.
b) Lei de Boyle.
c) Lei de Joule.
d) Lei de Dalton.
Resposta: a) Lei de Nernst.
Explicacao: Walther Nernst foi quem formulou a versao moderna da 3a Lei, relacionando entropia e
temperatura.
(11) Em um sistema real, por que nao se observa entropia exatamente nula a 0 K?
a) Porque nenhum sistema e perfeitamente cristalino.
b) Porque o calor e sempre positivo.
c) Porque o zero absoluto e alcancavel experimentalmente.
d) Porque a entropia independe da temperatura.
Resposta: a) Porque nenhum sistema e perfeitamente cristalino.
Explicacao: Impurezas, defeitos e desordem estrutural impedem que a entropia seja exatamente
zero.
(12) A 3a Lei da Termodinamica tem importancia direta em que area da ciencia?
a) Eletroquimica.
b) Astronomia.
c) Biologia molecular.
d) Acustica.
Resposta: a) Eletroquimica.
Explicacao: A lei permite calcular energias livres e entalpias padrao em reacoes quimicas a baixas
temperaturas.
(13) Quando dizemos que e impossivel atingir 0 K, estamos afirmando que:
a) O calor pode ser totalmente convertido em trabalho.
b) O processo de resfriamento e finito e reversivel.
c) Nenhum processo finito pode remover toda a energia termica.
d) Os atomos deixam de existir.
Resposta: c) Nenhum processo finito pode remover toda a energia termica.
Explicacao: Ha sempre uma energia minima que impede o sistema de chegar a 0 K.
(14) Em temperaturas muito proximas do zero absoluto, o comportamento das substancias:
a) Torna-se imprevisivel e caotico.
b) E dominado por efeitos quanticos.
c) Depende exclusivamente da pressao.
d) Nao e afetado pela entropia.
Resposta: b) E dominado por efeitos quanticos.
Explicacao: A mecanica quantica explica o comportamento de particulas em baixissimas
temperaturas, onde a energia termica e minima.
(15) A terceira lei e essencial para o calculo de entropias absolutas porque:
a) Define um ponto de referencia fixo.
b) Elimina o uso do calor especifico.
c) Aumenta a eficiencia termica.
d) Reduz a pressao do sistema.
Resposta: a) Define um ponto de referencia fixo.
Explicacao: Ao considerar entropia nula no zero absoluto, estabelece-se um referencial para
calcular entropias em outras temperaturas.
(16) Qual e a implicacao pratica da 3a Lei para os processos de resfriamento criogenico?
a) Quanto mais frio o sistema, mais facil remover calor.
b) A remocao de calor torna-se progressivamente mais dificil a medida que a temperatura cai.
c) A taxa de transferencia de calor aumenta com o frio.
d) O calor residual e irrelevante.
Resposta: b) A remocao de calor torna-se progressivamente mais dificil a medida que a
temperatura cai.
Explicacao: A capacidade termica tende a zero em baixas temperaturas, dificultando a extracao de
calor.
(17) Qual das opcoes seguintes e consequencia direta da 3a Lei?
a) Nenhum processo termico pode ser reversivel.
b) Todos os gases se liquefazem a 0 K.
c) E impossivel obter temperatura inferior a 0 K.
d) O calor especifico tende a infinito a 0 K.
Resposta: c) E impossivel obter temperatura inferior a 0 K.
Explicacao: A escala Kelvin e absoluta; valores negativos nao tem significado fisico real.
(18) Segundo a 3a Lei, o que ocorre com o calor especifico das substancias quando a temperatura
se aproxima do zero absoluto?
a) Aumenta indefinidamente.
b) Permanece constante.
c) Diminui e tende a zero.
d) Torna-se negativo.
Resposta: c) Diminui e tende a zero.
Explicacao: A medida que a temperatura cai, ha menos modos vibracionais disponiveis; o calor
especifico diminui.
(19) Em baixas temperaturas, a entropia residual de certos cristais e atribuida a:
a) Falhas estruturais e impurezas.
b) Perda total de energia cinetica.
c) Ausencia de calor latente.
d) Compressao adiabatica.
Resposta: a) Falhas estruturais e impurezas.
Explicacao: A presenca de desordem estrutural impede que a entropia chegue a zero.
(20)A Terceira Lei complementa as duas primeiras porque:
a) Trata de sistemas ideais.
b) Introduz o limite inferior de temperatura e entropia.
c) Anula o conceito de energia interna.
d) Define o ponto de fusao dos solidos.
Resposta: b) Introduz o limite inferior de temperatura e entropia.
Explicacao: As duas primeiras leis tratam de energia e entropia, mas nao estabelecem limites; a
terceira o faz.
(21) A 3a Lei pode ser usada para determinar:
a) A variacao de entalpia em reacoes exotermicas.
b) O valor absoluto da entropia de uma substancia.
c) A constante dos gases ideais.
d) A energia cinetica media das moleculas.
Resposta: b) O valor absoluto da entropia de uma substancia.
Explicacao: Com a entropia nula no zero absoluto, e possivel calcular entropias em qualquer
temperatura.
(22) Quando um gas e resfriado ate temperaturas muito baixas, qual comportamento e observado?
a) Sua entropia aumenta.
b) Sua capacidade termica cresce.
c) Ele se aproxima de um estado condensado com baixa entropia.
d) Ele se expande indefinidamente.
Resposta: c) Ele se aproxima de um estado condensado com baixa entropia.
Explicacao: Em baixas temperaturas, as moleculas perdem energia e tendem a se organizar em
estados ordenados.
(23) O conceito de zero absoluto e importante porque:
a) Define o ponto de ebulicao da agua.
b) E a base para a escala Kelvin.
c) Representa o equilibrio termico ideal.
d) Serve como referencia para pressao atmosferica.
Resposta: b) E a base para a escala Kelvin.
Explicacao: A escala Kelvin comeca em 0 K, temperatura onde a entropia teorica e zero.
(24) A entropia e uma medida de:
a) Energia total de um sistema.
b) Desordem ou numero de microestados possiveis.
c) Quantidade de calor absorvido.
d) Pressao do sistema.
Resposta: b) Desordem ou numero de microestados possiveis.
Explicacao: Quanto mais desorganizado o sistema, maior sua entropia; a 3a Lei trata do limite
minimo dessa desordem.
(25) Qual o significado fisico do termo cristal perfeito na 3a Lei?
a) Um solido sem impurezas nem desordem estrutural.
b) Um solido que conduz eletricidade perfeitamente.
c) Um solido em equilibrio com o ambiente.
d) Um material amorfo e instavel.
Resposta: a) Um solido sem impurezas nem desordem estrutural.
Explicacao: Somente nesse caso a entropia tende rigorosamente a zero quando T 0 K.
(26) O que diferencia a 3a Lei das demais leis da termodinamica?
a) Trata-se de uma lei empirica sem fundamentos teoricos.
b) E a unica que define um limite inatingivel.
c) E baseada na conservacao da energia.
d) Aplica-se apenas a gases ideais.
Resposta: b) E a unica que define um limite inatingivel.
Explicacao: Nenhum processo pode atingir o zero absoluto, o que estabelece um limite natural da
termodinamica.
(27) Em aplicacoes criogenicas, a 3a Lei e relevante porque:
a) Permite converter calor em eletricidade.
b) Impoe um limite a eficiencia dos metodos de resfriamento.
c) Explica a fusao nuclear.
d) Facilita o congelamento de gases.
Resposta: b) Impoe um limite a eficiencia dos metodos de resfriamento.
Explicacao: A medida que T 0 K, os ganhos de resfriamento se tornam exponencialmente mais
dificeis.
(28) Em que temperatura teorica a entropia de um sistema e minima?
a) 0°C
b) 0 K
c) -100°C
d) 273 K
Resposta: b) 0 K.
Explicacao: A entropia minima ocorre no zero absoluto, conforme postulado pela Terceira Lei.
(29) A 3a Lei da Termodinamica, em termos matematicos, pode ser expressa como:
a)
lim
T0
S=0
b)
S=Q/T
c)
U=QW
d)
PV=nRT
Resposta: a)
lim
T0
S=0.
Explicacao: Essa forma indica que a entropia tende a zero conforme a temperatura se aproxima do
zero absoluto.
(30) A principal consequencia filosofica da 3a Lei e:
a) A impossibilidade de criar movimento perpetuo de terceira especie.
b) A prova de que o calor e uma substancia.
c) A refutacao da conservacao da energia.
d) A inversao espontanea de fluxos termicos.
Resposta: a) A impossibilidade de criar movimento perpetuo de terceira especie.
Explicacao: O movimento perpetuo exigiria alcancar 0 K e extrair trabalho sem limite, o que a 3a Lei
proibe.