Física – Termologia Trabalho em sistemas e energia interna.

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1 
 
Questão 01 - (FUVEST SP/2016) Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua boca, no qual um êmbolo 
pode se movimentar sem atrito, mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como ilustra a figura. 
Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à temperatura de 27 ºC. O volume de ar na garrafa é igual a 
600cm
3
 e o êmbolo tem uma área transversal igual a 3 cm
2
. Na condição de equilíbrio, com a pressão 
atmosférica constante, para cada 1 ºC de aumento da temperatura do sistema, o êmbolo subirá 
aproximadamente 
 
 
 
a) 0,7 cm 
b) 1,4 cm 
c) 2,1 cm 
d) 3,0 cm 
e) 6,0 cm 
Note e adote: 
0 ºC = 273 K 
Considere o ar da garrafa como um gás ideal. 
 
Gab: A 
 
Questão 02 - (IME RJ/2016) 
 
 
 
Um êmbolo está conectado a uma haste, a qual está fixada a uma parede. A haste é aquecida, recebendo 
uma energia de 400 J. A haste se dilata, movimentando o êmbolo que comprime um gás ideal, 
confinado no reservatório, representado na figura. O gás é comprimido isotermicamente. 
Diante do exposto, o valor da expressão: 
f
if
P
PP 
 é 
 
Dados: 
• pressão final do gás: Pf; 
• pressão inicial do gás: Pi; 
• capacidade térmica da haste: 4 J/K; 
• coeficiente de dilatação térmica linear da haste: 0,000001 K–1. 
 
a) 0,01 
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2 
 
b) 0,001 
c) 0,0001 
d) 0,00001 
e) 0,000001 
 
Gab: C 
 
Questão 03 - (UEG GO/2016) A energia interna de um gás perfeito (gás ideal) tem dependência somente 
com a temperatura. O gráfico que melhor qualifica essa dependência é 
 
a)
 
b)
 
c)
 
d)
 
 
Gab: A 
 
Questão 04 - (UFES/2016) Para uma típica máquina a vapor, a pressão p e o volume V de uma massa de 
vapor d’água variam de acordo com a figura ao lado. Assuma que o vapor possa ser descrito 
aproximadamente como um gás ideal. Determine 
 
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3 
 
 
 
a) qual(is) das transformações indicadas na figura (I: E 

 F, II: F 

 G, III: G 

 H e IV: H 

 E) 
ocorre(m) sem que a energia interna do gás se altere, e explique seu raciocínio; 
b) a(s) transformação(ões) em que ocorre aumento de energia interna e seu(s) fator(es) de aumento; 
c) a potência útil, em quilowatt (kW), dessa máquina, se ela executa N = 50 ciclos completos a 
cada
0,60t 
s. 
 
Gab: 
a) Notamos que, para os estados indicados, nas transformações isocóricas II pGVG  pFVF (VG = VF, pG 
= 2pF) e IV pEVE  pHVH (VE = VH, pH = 4pE); ainda na transformação III pGVG  pHVH (pois VH = 
3VG, pG = 1,5pH). Concluímos que, nessas transformações, as temperaturas dos estados finais são 
diferentes das temperaturas dos estados iniciais, e, portanto, essas transformações ocorrem com 
variação de energia interna. A única que ocorre sem alteração de energia interna é a transformação 
I, pois pFVF = 3,0  10
5

0,20 Nm
–2m3 = 6,0

10
4
 J e pEVE = 1,0 10
5

0,60 Nm
–2m3 = 6,0

10
4
 J, 
ou seja, pFVF = pEVE, e daí TF = TE, e, assim, não há variação de energia interna na transformação 
I. 
b) Da discussão do item anterior, sabe-se que na transformação I não ocorre variação de energia 
interna. Na transformação IV ocorre redução de energia interna, pois a pressão diminui a volume 
constante (e, consequentemente, reduz-se a temperatura e a respectiva energia interna). Concluímos 
que as demais transformações, II e III, ocorrem com aumento de energia interna. Como a energia 
interna é diretamente proporcional ao valor da temperatura absoluta, os respectivos fatores de 
aumento são: 
Transformação II: 
 
2
U
U
 2
T
T
F
G
F
G 
 
Transformação III: 
 
2
U
U
 2
T
T
G
H
G
H 
 
c) Precisamos obter o trabalho em um ciclo completo, que equivale à área no interior do 
paralelogramo EFGH. 
Para um cálculo prático, consideramos a subtração das áreas associadas ao processo G

H 
(trabalho positivo) e 
ao processo E

F (trabalho negativo). Trata-se de áreas de trapézios, donde: 
 
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4 
 
Wciclo = 1,20  10
5
 J 
Assim: 
 
P = 100 kW 
 
Questão 05 - (UNESP/2016) Determinada massa de nitrogênio é armazenada a 27 ºC dentro de um cilindro 
fechado em sua parte superior por um êmbolo de massa desprezível, sobre o qual está apoiado um corpo de 
100 kg. Nessa situação, o êmbolo permanece em repouso a 50 cm de altura em relação à base do cilindro. O 
gás é, então, aquecido isobaricamente até atingir a temperatura de 67 ºC, de modo que o êmbolo sofre um 
deslocamento vertical 
h
, em movimento uniforme, devido à expansão do gás. 
 
 
 
Desprezando o atrito, adotando g = 10 m/s
2
 e sabendo que a área do êmbolo é igual a 100 cm
2
, que a 
pressão atmosférica local vale 10
5
 N/m
2
 e considerando o nitrogênio como um gás ideal, calcule o 
módulo, em N, da força vertical que o gás exerce sobre o êmbolo nesse deslocamento e o trabalho 
realizado por essa força, em J, nessa transformação. 
 
Gab: Fgás = 2,0  10
3
 N e 
J 
3
400

 
 
Questão 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 
 
Gab: E 
 
Questão 07 - (UCS RS/2016) Um casal começou a assistir uma luta de MMA, sendo que a mulher não era 
conhecedora do assunto. Cada um acabou torcendo para um lutador diferente. Como a luta estava no início, 
o marido, sabendo em segredo que seu lutador estava melhor no ranking, resolveu propor uma aposta sobre 
quem venceria. Satisfeito com a aceitação, o marido ficou tranquilo até o último minuto da luta, quando seu 
lutador favorito foi nocauteado, o que o deixou com muita raiva. No momento em que a esposa veio cobrálo 
da aposta, ele sorriu, procurando aparentar felicidade pela cônjuge. Só que ele segurava uma lata fechada de 
cerveja que estourou por ter sido esmagada. Se a lata tinha inicialmente um volume de 0,009 m
3
 e foi 
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5 
 
esmagada até 0,007 m
3
 quando ocorreu o estouro, e a mão do marido exerceu sobre a lata uma pressão 
constante de 1,5

10
5
 Pa, qual foi o valor absoluto do trabalho executado pelo marido sobre a lata? 
 
a) 75 J 
b) 150 J 
c) 300 J 
d) 750 J 
e) 900 J 
 
Gab: C 
 
Questão 08 - (UEFS BA/2016) 
 
 
 
Um fluido se expande do estado A para o estado B, como indicado no diagrama da figura. 
Analisando-se essas informações, é correto afirmar que o trabalho realizado nessa expansão, em kJ, é 
igual a 
 
a) 2,3 
b) 2,2 
c) 2,1 
d) 2,0 
e) 1,9 
 
Gab: C 
 
Questão 09 - (UEM PR/2016) Um gás monoatômico ideal expande isotermicamente de um estado inicial 
com pressão Pi, volumeVi e temperatura T para um estado final com pressão Pf, volume Vf e temperatura T. 
Nessa expansão Vf = 2Vi e o trabalho realizado pelo gás é dado por W = 0,69 RT, sendo R a constante 
universal dos gases e T a temperatura em Kelvin. Sobre esse processo termodinâmico, é correto afirmar que: 
 
01. A energia interna do gás ideal é expressa por 
nRT
2
3
U 
, em que n é o número de mols, R é a 
constante universal dos gases e T é a temperatura na escala absoluta. 
02. A pressão do gás no estado final será o dobro da pressão no estado inicial. 
04. A variação da entropia por mol nessa expansão será de 0,69R. 
08. O trabalho realizado na transformação isotérmica é igual à área abaixo da hipérbole no gráfico P 
versus V. 
16. O trabalho realizado pelo gás na expansão isotérmica será igual ao calor que ele absorve 
obedecendo à primeira Lei da Termodinâmica. 
 
Gab: 29 
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6 
 
 
Questão 10 - (UEPG PR/2016) Assinale o que for correto. 
 
01. O calor pode ser considerado como a transferência de energia entre dois corpos que apresentam 
uma diferença de temperatura. 
02. A energia que um sistema absorve sob a forma de calor ou trabalho sempre faz com que sua energia 
interna aumente. 
04. Para que haja a transferência de calor entre dois corpos que possuem temperaturas diferentes é 
necessário que os corpos estejam em contato físico. 
08. Temperatura é uma propriedade que determina se um sistema estará ou não em equilíbrio térmico 
com outro, representando, pois, uma medida do estado de agitação das partículas deste corpo. 
16. O trabalho é também um modo de transferir energia. 
 
Gab: 25 
 
Questão 11 - (UFRR/2016) Um recipiente cilíndrico munido de um pistão contém um gás ideal à 
temperatura ambiente, pressão de 1,02

10
5
 N/m
2
 e volume de 2,00

10
–2
 m
3
. Uma força externa F atua 
sobre o pistão, reduzindo o volume do gás para 1,98

10
–2
 m
3
. A pressão se mantém constante durante o 
processo. 
 
O trabalho realizado sobre o gás foi de: 
 
a) 20,40 J 
b) –20,40 J 
c) 24,00 J 
d) –24,00 J 
e) –0,24 J 
 
Gab: B 
 
Questão 12 - (UNIUBE MG/2016) A primeira lei da termodinâmica nada mais é que o princípio da 
conservação de energia, que, apesar de ser estudado para os gases, pode ser aplicado em quaisquer processos 
em que a energia de um sistema é trocada com o meio externo na forma de calor e trabalho. 
Observe a seguinte situação: 
Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 80kcal quando recebe 60kcal de calor. Nesse 
processo, a variação de energia interna desse sistema é de: 
 
a) –10kcal 
b) zero 
c) 10kcal 
d) –20kcal 
e) 35kcal 
 
Gab: D 
 
Questão 13 - (UECE/2016) Um recipiente fechado contém um gás ideal em condições tais que o produto 
nRT sempre é constante, onde n é o número de moles do gás, T sua temperatura e R a constante universal 
dos gases perfeitos. Sobre o gás, é correto afirmar que 
 
a) sua energia interna é constante. 
b) sua pressão pode variar sem que haja variação em seu volume. 
c) seu volume pode variar sem que haja variação em sua pressão. 
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7 
 
d) sua pressão é diretamente proporcional ao seu volume. 
 
Gab: A 
 
Questão 14 - (UNIOESTE PR/2016) Um cilindro fechado, termicamente isolado, é dividido 
hermeticamente em duas partes por um êmbolo de massa desprezível, inicialmente fixo. Uma mola de 
constante elástica K e inicialmente com elongação nula (não está comprimida nem distendida) une o êmbolo 
ao cilindro como mostra a figura (a) abaixo. A parte que contém a mola está preenchida por um gás ideal e a 
outra parte apresenta vácuo. Quando o êmbolo é solto, ele vagarosamente se desloca para uma posição de 
equilíbrio como mostrado na figura (b), onde o gás ocupa agora um volume três vezes o valor de seu volume 
inicial. Desprezando-se o atrito entre o êmbolo e a parede interna do cilindro, assinale a alternativa 
CORRETA. 
 
 
 
a) Por ser um sistema termicamente isolado, o gás sofre uma transformação isotérmica. 
b) O trabalho realizado pelo gás é armazenado pela mola na forma de energia potencial elástica. 
c) A temperatura final do gás terá um valor nove (9) vezes maior do que a temperatura inicial do gás. 
d) A pressão final do gás terá um valor igual à metade da pressão inicial do mesmo. 
e) A variação da energia interna do gás tem valor positivo. 
 
Gab: B 
 
Questão 15 - (ESCS DF/2015) A figura acima ilustra um diagrama P  V de uma máquina térmica. 
Considerando que n moles de um gás monoatômico ideal percorre o ciclo IJKL nesse diagrama, assinale a 
opção correta. 
 
 
 
a) O trabalho realizado pela máquina térmica em questão em um ciclo completo é igual a 2,5  104 J. 
b) A variação da energia interna em um ciclo completo é igual a 5,0  104 J. 
c) Se a temperatura do gás em I for igual a T0, a temperatura do gás em K será igual a 2T0. 
d) No trecho de I para J, não há perda de calor. 
 
Gab: A 
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8 
 
 
Questão 16 - (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 abaixo. 
 
 
 
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 
 
Note e adote: 
o gás deve ser tratado com ideal; 
a transformação B  C é isotérmica. 
 
a) I 
b) II 
c) III 
d) I e II 
e) II e III 
 
Gab: E 
 
Questão 17 - (UEL PR/2015) Analise o gráfico a seguir, que representa uma transformação cíclica 
ABCDA de 1 mol de gás ideal. 
 
 
 
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás durante o ciclo ABCDA. 
b) Calcule o maior e o menor valor da temperatura absoluta do gás no ciclo (considere 
Kmol
J
8R 
). 
Justifique sua resposta apresentando todos os cálculos realizados. 
 
Gab: 
a) O trabalho no ciclo ABCDA não é nulo somente ao longo das transformações isobáricas, sendo 
igual à soma dos trabalhos de cada segmento do ciclo. Desse modo, 
BC = pV = 15  (6 – 2)J = 60J 
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9 
 
enquanto 
DA = 5  (2 – 6)J = –20J 
sendo o valor do trabalho no ciclo 
 = 40 J 
que também corresponde à área do retângulo que define o ciclo. 
b) A equação de estado de um gás ideal é dada por 
pV = nRT 
Para 1 mol de um gás ideal, tem-se 
R
pV
T 
 
de onde segue que o maior valor da temperatura é 
K25,11
4
45
8
615
T 


 
enquanto o menor valor é 
K25,1
4
5
8
25
T 


 
 
Questão 18 - (UEM PR/2015) Assinale o que for correto. 
 
01. A variação da energia interna de um sistema físico é dada pela diferença entre o calor trocado com 
o meio externo ao sistema e o trabalho realizado no processo termodinâmico. 
02. A energia interna de uma dada quantidade de gás perfeito é função exclusiva da temperatura desse 
gás. 
04. As transformações termodinâmicas naturais sempre levam à conservação da quantidade de 
movimento e da entropia do Universo. 
08. Dois corpos, em equilíbrio térmico, possuem a mesma temperatura e, nessa condição, não há troca 
de calor entre eles. 
16. Se dois ou mais corpos trocam calor entre si até atingirem o equilíbrio termodinâmico, a somaalgébrica das quantidades de calor trocada é sempre positiva e será tanto maior quanto maior a 
temperatura inicial desses corpos. 
 
Gab: 11 
 
Questão 19 - (UEPG PR/2015) O termo termodinâmica deriva de palavras gregas que significam 
movimento de calor. Sobre a termodinâmica, assinale o que for correto. 
 
01. Quando o calor flui para um sistema ou para fora dele, o sistema ganha ou perde uma quantidade de 
energia igual à quantidade de calor transferido. 
02. Quando um gás é comprimido num processo adiabático, trabalho é realizado sobre o sistema, sua 
energia interna e temperatura aumentam. Porém, se o sistema é que realiza trabalho, sua energia 
interna diminui e consequentemente ocorre seu resfriamento. 
04. As variáveis de estado, pressão, volume e temperatura descrevem os estados de equilíbrio de um 
sistema. Calor e trabalho são quantidades de energia que podem ser convertidas uma na outra. 
08. Numa transformação isométrica, a variação de energia interna é igual ao calor trocado com a 
vizinhança, portanto, essa transformação não realiza trabalho. 
16. Um sistema que receba calor sempre executa trabalho, pois calor e trabalho constituem formas 
idênticas de energia. 
 
Gab: 14 
 
Questão 20 - (UERN/2015) O gráfico representa um ciclo termodinâmico: 
 
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10 
 
 
 
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. 
 
Gab: B 
 
Questão 21 - (UERN/2015) Num sistema termodinâmico um gás ideal, ao receber 300 J do meio externo, 
realiza um trabalho de 200 J. 
É correto afirmar que 
 
a) a transformação é adiabática. 
b) a temperatura do sistema aumentou. 
c) o volume do gás permanece constante. 
d) a variação de energia interna é negativa. 
 
Gab: B 
 
Questão 22 - (UFES/2015) A figura abaixo apresenta um conjunto de transformações termodinâmicas 
sofridas por um gás perfeito. Na transformação 1

2, são adicionados 200 J de calor ao gás, levando esse 
gás a atingir a temperatura de 60ºC no ponto 2. A partir desses dados, determine 
 
 
 
a) a variação da energia interna do gás no processo 1

2; 
b) a temperatura do gás no ponto 5; 
c) a variação da energia interna do gás em todo o processo termodinâmico 1

5. 
 
Gab: 
a) 
J200U12 
 
b) T5 = 60 ºC 
c) 
J200U15 
 
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11 
 
 
Questão 23 - (UFJF MG/2015) Em um experimento controlado em laboratório, uma certa quantidade de 
gás ideal realizou o ciclo ABCDA, representado na figura abaixo. 
 
 
 
Nessas condições, analise as afirmativas, a seguir, como verdadeiras (V) ou falsas (F). 
 
(01) No percurso AB, o trabalho realizado pelo gás é igual a 6

10
2
 J. 
(02) No percurso BC, o trabalho realizado é nulo. 
(04) No percurso CD, ocorre diminuição da energia interna. 
(08) Ao completar cada ciclo, o trabalho líquido é nulo. 
(16) Utilizando-se esse ciclo em uma máquina, de modo que o gás realize quatro ciclos por segundo, a 
potência dessa máquina será igual a 12

10
2
 W. 
 
Dê como resposta a soma dos números que precedem as afirmativas verdadeiras. 
 
a) 08 
b) 09 
c) 11 
d) 23 
e) 24 
 
Gab: D 
 
Questão 24 - (UFRGS/2015) Sob condições de pressão constante, certa quantidade de calor Q, fornecida a 
um gás ideal monoatômico, eleva sua temperatura em 
T
. 
Quanto calor seria necessário, em termos de Q, para produzir a mesma elevação de temperatura 
T
, se o 
gás fosse mantido em volume constante? 
 
a) 3Q. 
b) 5Q/3. 
c) Q. 
d) 3Q/5. 
e) 2Q/5. 
 
Gab: D 
 
Questão 25 - (IFSC/2015) O gráfico a seguir representa a transformação gasosa sofrida por um gás, quando 
passa do estado A para o estado C, passando também pelo estado B. Admitindo o gás como ideal e tendo o 
gráfico como base, assinale no cartão-resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 
 
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12 
 
 
 
01. De A para B, o gás sofre uma transformação isobárica, na qual quantidade de calor trocado é maior 
que o trabalho associado a esta transformação. 
02. O trabalho realizado de A para C é de 1,4

10
2
J. 
04. A temperatura absoluta do gás no estado A é o dobro da temperatura no estado C e metade da 
temperatura no estado B. 
08. Admitindo que na transformação de A para C o gás cede uma quantidade de calor igual a 120J, a 
sua energia interna varia em –310J. 
16. O fato de a pressão diminuir do estado A para o estado C é consequência de um vazamento de gás 
para o meio externo. 
32. A transformação de B para C é uma adiabática, pois a temperatura diminuiu devido à energia gasta 
na forma de trabalho pelo gás. 
 
Gab: 13 
 
Questão 26 - (UECE/2015) Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de 
um dado sistema é dado em termos de três grandezas: 
 
a) trabalho, calor e densidade. 
b) trabalho, calor e energia interna. 
c) calor, energia interna e volume. 
d) pressão, volume e temperatura. 
 
Gab: B 
 
Questão 27 - (UNIMONTES MG/2015) Considere as seguintes afirmativas sobre o ciclo fechado realizado 
por um gás representado no diagrama PV da figura abaixo. 
 
I. A variação da energia interna no ciclo a

b

c

a é nula. 
II. A variação da energia interna ao longo do caminho a

b

c é maior que ao longo do caminho 
a

c. 
III. O trabalho feito pelo gás no caminho a

b

c é menor que o trabalho feito pelo gás no caminho 
a

c. 
 
 
 
Está(ão) CORRETA(s) a(s) afirmativa(s) 
 
a) I e II, apenas. 
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13 
 
b) I e III, apenas. 
c) III, apenas. 
d) II, apenas. 
 
Gab: A 
 
Questão 28 - (UEFS BA/2015) 
 
 
As propriedades dos gases são muito importantes em uma série de processos térmicos. O clima diário é 
um exemplo perfeito dos tipos de processos que dependem do comportamento dos gases. 
Considerando-se um sistema constituído por um gás ideal realizando o processo cíclico descrito na 
figura, é correto afirmar que a quantidade de energia transferida para esse sistema, durante um ciclo 
completo, em 10,0kJ, é igual a 
 
a) 1,5 
b) 2,0 
c) 2,5 
d) 3,0 
e) 3,5 
 
Gab: D 
 
Questão 29 - (UFGD/2015) No diagrama P-V da figura pode ser observada uma transformação cíclica de 
um gás ideal. Qual o módulo do trabalho total em joules realizado na transformação mostrada no diagrama 
P-V? 
 
 
 
a) 52,5 J 
b) 90,0 J 
c) 142,5 J 
d) 195,0 J 
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14 
 
e) 207,5 J 
 
Gab: A 
 
Questão 30 - (IME RJ/2015) 
 
 
A figura acima mostra um sistema posicionado no vácuo formado por um recipiente contendo um gás 
ideal de massa molecular M e calor específico c em duas situações distintas. Esse recipiente é fechado 
por um êmbolo preso a uma mola de constante elástica k, ambos de massa desprezível. Inicialmente 
(Situação 1), o sistema encontra-se em uma temperatura T0, o êmbolo está a uma altura h0 em relação à 
base do recipiente e a mola comprimida de x0 em relação ao seu comprimento relaxado. 
Se uma quantidade de calor Q for fornecida ao gás (Situação 2), fazendo com que o êmbolo se desloque 
para uma alturah e a mola passe a estar comprimida de x, a grandeza que varia linearmente com Q é 
 
a) x + h 
b) x – h 
c) (x + h)
2
 
d) (x – h)2 
e) xh 
 
Gab: E