Termodinamica NP1 B - Gabarito da prova

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CURSO DE ENGENHARIA CICLO BÁSICO* 
 
 
 
 
 
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia 
Campus Flamboyant - Goiânia 
Nome do Aluno: 
 
 
Assinatura do Aluno: 
RA: Turma: 
Data: 04/04/2019 
Disciplina: Fundamentos de Termodinâmica 
Professor: Me. Adailton Castro 
Valor: 10,0 
 Valor Atividades Complementares (AC): 2,0 
 Valor Verificação de Aprendizagem (VA): 8,0 
Nota VA: 
 
Nota AC: 
 
Total: 
1ª Verificação de Aprendizagem 
 
Observações: 
✓ Leia a prova atentamente; 
✓ Evite perguntas desnecessárias; 
✓ Avaliação individual e sem consulta; 
✓ A avaliação deve ser respondida utilizando caneta esferográfica de cor preta ou azul; 
✓ Questões a lápis serão corrigidas, porém não serão passíveis de revisão da correção; 
✓ Respostas rasuradas, ilegíveis e/ou borradas não serão consideradas; 
✓ Não é permitida consulta a qualquer tipo de material didático ou mesmo a qualquer colega. Caso 
isto aconteça, a avaliação será cancelada, sendo o(s) aluno(s) passível de punição acadêmica; 
✓ Não será permitido o empréstimo de objetos (lápis, caneta, borracha, calculadora e outros) durante 
a avaliação; 
✓ É expressamente proibido o uso de aparelhos eletroeletrônicos durante a realização da avaliação, 
principalmente celulares. Caso o aluno seja abordado utilizando tal aparelho, o mesmo terá a 
pontuação da avaliação zerada; 
✓ É permitido o uso de calculadora científica não programável. 
✓ Somente será permitida a entrada de alunos para fazer a prova até a saída do primeiro aluno da sala 
ou 15 minutos após o início da mesma. O que ocorrer primeiro; 
✓ Em questões onde haja cálculos necessários, os mesmos deverão ser demonstrados; 
✓ Cada questão apresentará seu valor relativo no enunciado da mesma; 
✓ Desligue o celular e observe o tempo disponível para resolução. 
✓ Tempo máximo de prova: 75 minutos; 
✓ Coloque NOME, RA e TURMA; 
✓ Boa Prova. 
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Questão 01 (Valor: 0,5) 
Uma amostra de gás ideal sofre as transformações mostradas no diagrama pressão x volume, 
ilustrado a seguir. Observe-o bem e analise as afirmativas abaixo, apontando a opção correta: 
a) ( ) A transformação AB é isobárica e a transformação 
BC, isométrica. 
b) ( ) O trabalho feito pelo gás no ciclo ABCA é positivo. 
c) ( ) Na etapa AB, o gás sofreu compressão, e na etapa 
BC, sofreu expansão. 
d) (𝑿) O trabalho realizado sobre o gás na etapa CA foi 
de 8 J. 
e) ( ) A transformação CA é isotérmica. 
Questão 02 (Valor: 0,5) 
Uma massa gasosa ideal realiza uma expansão isotérmica. Nesse processo pode-se afirmar que: 
a) ( ) a pressão e o volume aumentam. 
b) ( ) o volume e a energia interna diminuem. 
c) ( ) a pressão aumenta e a energia interna diminui. 
d) (𝑿) o volume aumenta e a energia interna permanece constante. 
e) ( ) a energia interna diminui. 
Questão 03 (Valor: 0,5) 
Um dos principais ramos da física e da engenharia é a termodinâmica, que estuda as leis que regem a 
relação entre calor, trabalho e outras formas de energia. Sobre essas leis e conceitos relacionados à 
termodinâmica, julgue as afirmações a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F). 
I. A primeira Lei da Termodinâmica estabelece que se dois corpos estão separadamente em 
equilíbrio térmico com um terceiro corpo, então esses corpos estão em equilíbrio térmico entre 
si. 
II. O calor específico de um corpo é a quantidade de calor que o corpo pode absorver a uma 
determinada temperatura. 
III. A energia interna de uma dada quantidade de gás perfeito é função exclusiva de sua 
temperatura absoluta. 
IV. Numa expansão adiabática, o volume aumenta, a temperatura diminui e não há troca de calor 
com o meio exterior. 
Assinale a opção que contém a sequência correta. 
a) (𝑿) F – F – V – V 
b) ( ) V – V – V – F 
c) ( ) V – F – F – V 
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d) ( ) F – V – V – V 
e) ( ) V – F – F – F 
Questão 04 (Valor: 0,5) 
Sabe-se que um gás mantido num recipiente fechado exerce determinada pressão, consequência 
do choque das moléculas gasosas contra as paredes do recipiente. Se diminuirmos o volume do 
recipiente e mantivermos constante a temperatura, a pressão do gás: 
a) (𝑿) aumentará. 
b) ( ) diminuirá. 
c) ( ) não sofrerá alteração. 
d) ( ) dependendo do gás, aumentará ou diminuirá. 
e) ( ) é diretamente proporcional ao volume ocupado pelo gás. 
Questão 05 (Valor: 0,25) 
Uma massa gasosa, inicialmente num estado A, sofre duas transformações sucessivas e passa 
para um estado C. A partir do estado A esse gás sofre uma transformação isobárica e passa para 
o estado B. A partir do estado B, ele sofre uma transformação isotérmica e passa ao estado C. O 
diagrama que melhor expressa essas transformações é: 
 
4 
 
Questão 06 (Valor: 0,25) 
Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tipos de transformações ou mudanças de estado 
de um gás. 
 
I – em uma transformação isocórica o volume do gás permanece constante. 
II – em uma transformação isobárica a pressão do gás permanece constante. 
III – em uma transformação isotérmica a temperatura do gás permanece constante. 
IV – em uma transformação adiabática variam o volume, a pressão e a temperatura. 
Com a relação as quatro afirmativas acima, podemos dizer que: 
 
a) ( ) só I e III são verdadeiras. 
b) ( ) só II e III são verdadeiras. 
c) (𝑿) I, II, III e IV são verdadeiras. 
d) ( ) só I é verdadeira. 
e) ( ) todas são falsas. 
 
Questão 07 (Valor: 0,25) 
A primeira lei da Termodinâmica trata do princípio de conservação da energia. Nela, uma dada 
quantidade de calor, ΔQ, cedida a um sistema termodinâmico será usada para aumentar a energia 
interna, ΔU, do sistema e realizar trabalho, ΔW. Dessas três grandezas da primeira lei: 
a) ( ) ΔQ é independente do processo. 
b) (𝑿) ΔU é independente do processo. 
c) ( ) ΔW é independente do processo. 
d) ( ) Todas dependem do processo. 
 
Questão 08 (Valor: 0,25) 
O gráfico mostra a transformação cíclica registrada em um gás ideal, no sentido horário. 
 
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Os trabalhos realizados nos trechos 𝐴𝐵, 𝐵𝐶 e 𝐶𝐴 são, respectivamente, 
 
a) ( ) nulo, negativo e positivo. 
b) (𝑿) nulo, positivo e negativo. 
c) ( ) positivo, nulo e negativo. 
d) ( ) negativo, nulo e positivo. 
e) ( ) positivo, negativo e nulo. 
 
Questão 09 (Valor: 2,0) 
Um vaso de latão contém 500 𝑔 de água a 20°𝐶. Imerge-se nessa água um bloco de ferro com de 
massa 200𝑔 e temperatura igual a 70°𝐶. Desprezando o calor absorvido pelo vaso, calcule a 
temperatura de equilíbrio térmico. Dados: Calor especifico do ferro = 0,114 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃ e calor 
especifico da água = 1𝑐𝑎𝑙/𝑔℃. 
𝑸𝑪𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 + 𝑸𝑹𝒆𝒄𝒆𝒃𝒊𝒅𝒐 = 𝟎 
𝒎𝒂𝒄𝒂∆𝜽𝒂 + 𝒎𝑭𝒄𝑭∆𝜽𝑭 = 𝟎 
𝒎𝒂𝒄𝒂(𝜽𝑬 − 𝜽𝒊𝒂) + 𝒎𝑭𝒄𝑭(𝜽𝑬 − 𝜽𝒊𝑭) = 𝟎 
𝟓𝟎𝟎. 𝟏. (𝜽𝑬 − 𝟐𝟎) + 𝟐𝟎𝟎. 𝟎, 𝟏𝟏𝟒. (𝜽𝑬 − 𝟕𝟎) = 𝟎 
𝟓𝟎𝟎. 𝜽𝑬 − 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 + 𝟐𝟐, 𝟖. 𝜽𝑬 − 𝟏𝟓𝟗𝟔 = 𝟎 
𝟓𝟐𝟖. 𝜽𝑬 + 𝟏𝟏𝟓𝟗𝟔 = 𝟎 
𝜽𝑬 = 𝟐𝟐, 𝟏𝟖 ℃ 
 
Questão 10 (Valor: 2,0) 
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? 
 
 
 
𝑾 ≈ Á𝒓𝒆𝒂 
𝑾 =
(∀+ − ∀−) × (𝑷+ − 𝑷−)
𝟐
 
𝑾 =
(𝟒 − 𝟏) × (𝟔𝟓 − 𝟑𝟎)
𝟐
 
𝑾 = 𝟓𝟐, 𝟓 𝑱 
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Questão 11 (Valor: 1,0) 
Quando um sistema muda de um estado para o outro, diz-se que o sistema sofre um processo (ou 
transformação). Essas transformações podem ser reversíveis ou irreversíveis. Defina um processo 
irreversível e exemplifique com base na conservação de energia. 
Os processos irreversíveis são aqueles que só podem ser executados em um sentido, semque haja a possibilidade da manutenção do processo ao primeiro estado. exemplo seria 
pensar em termos de conservação de energia. Veja um automóvel que vem em alta 
velocidade onde o motorista aciona bruscamente o sistema de freios. O resultado é o carro 
"queimando" os quatro pneus no asfalto. Os pneus "queimam" porque o atrito é tão grande 
entre os pneus do automóvel e o asfalto que a temperatura aumenta a valores bastante altos, 
ocasionando a fusão e leve combustão da borracha. 
DADOS 
Calor específico do gelo = 0,5 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃; 
Calor latente do gelo = 80 𝑐𝑎𝑙/𝑔; 
Calor específico da água = 1,0 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃; 
Calor latente de vaporização da água = 540 𝑐𝑎𝑙/𝑔, e 
Calor específico do vapor d’água = 0,48 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃. 
Formulário 
𝐶 =
𝑄
∆𝜃
 𝑄 = 𝑚𝑐∆𝜃 𝑄 = 𝑚𝐿 𝐶 = 𝑀𝑐 𝐿𝑚𝑜𝑙 = 𝑀𝐿 
𝑃1∀1
𝛾= 𝑃2∀2
𝛾
 𝛾 =
𝑐𝑝
𝑐𝑣
 
𝑃1∀1
𝜃1
=
𝑃2∀2
𝜃2
 𝑇1∀1
𝛾−1= 𝑇2∀2
𝛾−1
 𝑊𝜏1,2=∫ 𝑃 𝑑∀𝑉2𝑉1
 
Δ𝑈1,2 = 𝑛𝑐𝑉(𝜃2 − 𝜃1) 𝐶𝐷 =
𝑄2
𝜏
 Δ𝑈1,2 = 𝑄1,2 − 𝑊1,2 𝑄1,2 = 𝑛𝑐𝑉(𝜃2 − 𝜃1) 𝜂𝑐 = 1 −
𝜃2
𝜃1
 
𝑊1,2 = 𝑃(∀2 − ∀1) 𝑐𝑉 =
3
2
𝑅 𝑊1,2 = 𝑃1∀1𝑙𝑛
∀2
∀1
 𝑊1,2 =
𝑃2∀2 − 𝑃1∀1
1 − 𝛾
 𝐶𝐷 =
𝜃2
𝜃1−𝜃2
 
𝑄2 = 𝑄1 − 𝑊 𝜂 =
𝑊
𝑄1
 
𝑇𝑐
5
=
𝑇𝐹 − 32
9
=
𝑇𝐾 − 273
5
 𝑄1,2 = 𝑛𝑐𝑃(𝜃2 − 𝜃1) 𝜂 =
𝜃1−𝜃2
𝜃1
 
𝑐𝛼 = [
𝛼 − 𝛾
𝛼 − 1
] 𝑐𝑉 𝑐𝑝 =
5
2
𝑅 𝑊1,2 = 𝑃2𝑉2𝑙𝑛
∀2
∀1
 𝑊1,2 =
𝑃2∀2 − 𝑃1∀1
1 − 𝛼
 𝑃∀= 𝑛𝑅𝜃