Lista de exercícios - Termodinâmica

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Lista de Exercícios – Termodinâmica 
 
Pamela da Glória Nascimento 05 3972 
Thayná Rocha 08 4067 
Mayara Macêdo 14 7634 
Beatriz Vogel 20 7705 
Gabriela Bovo 21 7706 
Renan Lopes da Silva 32 7760 
 
Esta lista contém exercícios sobre: 
 Gases ideais 
 Equação de Clapeyron 
 Transformações particulares (isotérmica, isovolumétrica, isobárica) 
 Trabalho, Energia Interna, Calor 
 1ª lei da termodinâmica 
 2ª lei da termodinâmica 
 Máquinas térmicas 
 Máquinas frigoríficas 
 Transformações cíclicas e Ciclo de Carnot 
 Entropia 
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1. Um cilindro metálico de 41 litros contém argônio (massa de um mol= 40g) sob pressão 
de 90 atm à temperatura de 27°C. Qual a massa de argônio no interior desse cilindro? 
 
2. (FUVEST-SP) O cilindro da figura a seguir é fechado por um êmbolo que pode deslizar 
sem atrito e está preenchido por uma certa quantidade de gás que pode ser 
considerado como ideal. À temperatura de 30 °C, a altura h na qual o êmbolo se 
encontra em equilíbrio vale 20 cm (ver figura; h se refere à superfície inferior do 
êmbolo). Se mantidas as demais características do sistema e a temperatura passar a 
ser 60°C, o valor de h variará em aproximadamente: 
A) 5% 
B) 10% 
C) 20% 
D) 50% 
E) 100% 
 
3. (IFSP-2011) No alto de uma montanha a 8°C, um cilindro munido de um êmbolo móvel 
de peso desprezível possui 1 litro de ar no seu interior. Ao Ievá-Io ao pé da montanha, 
cuja pressão é de 1 atmosfera, o volume do cilindro se reduz a 900 cm3 e sua 
temperatura se eleva em 6°C. A pressão no alto da montanha é aproximadamente, em 
atm, de: 
A) 0,66 
B) 0,77 
C) 0,88 
D) 0,99 
E) 1,08 
 
4. (Uepa) Uma equipe de cientistas interessada em monitorar as condições barométricas, 
no fundo de uma mina, realizou um experimento simples com um balão cheio de um 
gás ideal. O balão foi inserido na mina por meio de uma sonda longa, partindo da 
superfície (temperatura 27°C e pressão 1 atm) e 
chegando ao fundo da mina, que estava a uma 
temperatura igual a 17°C. Supondo que, na superfície, 
o volume do balão era de 33 L e que, no fundo da 
mina, seu volume era de 2,9 L, a pressão calculada 
pelos cientistas foi, aproximadamente: 
A) 10% menor que a pressão atmosférica normal. 
B) 5% menor que a pressão atmosférica normal. 
C) igual à pressão atmosférica normal. 
D) 5% maior que a pressão atmosférica normal. 
E) 10% maior que a pressão atmosférica normal. 
 
5. (Unicamp-SP) Um mol de gás ideal sofre a transformação A → B → C indicada no 
diagrama pressão x volume da figura. 
a) Qual a temperatura do gás no estado A? 
b) Qual o trabalho realizado pelo gás na expansão A → B? 
c) Qual é a temperatura do gás no estado C? 
Dado: R (constante dos gases)= 0,082atm.L/mol.K = 8,3 J/mol 
 
6. Um gás perfeito sofre uma expansão isotérmica ao receber do ambiente 250 J de 
energia em forma de calor. Qual o trabalho realizado pelo gás e qual sua variação de 
energia interna? 
a) 250 J; zero. 
b) 250 J; 250 J; 
c) Zero; 250 J. 
d) 500 J; 500 J; 
e) Zero; zero. 
 
7. A variação da energia interna de um gás perfeito em uma transformação isobárica foi 
igual a 1200 J. Se o gás ficou submetido a uma pressão de 50 N/m² e a quantidade de 
energia que recebeu do ambiente foi igual a 2000 J, então, a variação de volume 
sofrido pelo gás durante o processo foi 4 Física 
a) 10 m³ 
b) 12 m³ 
c) 14 m³ 
d) 16 m³ 
e) 20 m³ 
 
8. (UEA-AM) Certa quantidade de um gás ideal está contido em um recipiente fechado 
que tem um êmbolo móvel e pode deslizar sem atrito. O gás sofre uma expansão 
isotérmica e tem seu volume duplicado. 
Tomando como base o que ocorreu nesse 
processo, pode-se afirmar que: 
a) o gás não trocou o calor durante a 
expansão isotérmica 
b) o trabalho realizado pelo gás é igual ao 
calor absorvido por ele 
c) a variação de energia interna do gás é 
igual ao calor absorvido por ele 
d) a energia interna do gás aumenta 
durante uma expansão isotérmica 
e) o gás cede calor durante a expansão 
isotérmica 
 
9. (UFPE) Uma máquina térmica executa o ciclo descrito 
no diagrama p-V abaixo. O ciclo se inicia no estado A, 
vai para o B, seguindo a parte superior do diagrama, e 
retorna para A, passando por C. Sabendo-se que 
PoVo = 13 J, calcule o trabalho realizado por esta 
máquina térmica ao longo de um ciclo, em joules. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10. A figura abaixo mostra o diagrama P×V para o ciclo de um sistema termodinâmico 
contendo um gás ideal monoatômico. Calcule o trabalho total, em Joules, realizado 
pelo gás no ciclo completo. 
a) 6000 J 
b) 9000 J 
c) 12000 J 
d) 18000 J 
e) 24000 J 
 
11. (Fuvest-SP) O gráfico da figura representa uma transformação sofrida por uma 
determinada massa de gás perfeito. 
 
a) Qual a variação de temperatura entre os estados A e C? 
b) Qual a quantidade de calor, em joules, recebida pelo gás na transformação ABC? 
 
12. Um cilindro, de área de seção reta uniforme igual a 0,10m2 , dotado de um êmbolo 
que pode se mover sem atrito, contém um gás ideal em equilíbrio. O êmbolo se 
encontra a uma altura H=0,50m acima da base do cilindro, como mostra a figura: 
 
 O gás sofre uma compressão isobárica, sendo realizado sobre ele um trabalho de 
1,0.103J. Em consequência, o gás cede ao meio externo uma quantidade de calor 
correspondente a 1,5.103J. No final do processo, o sistema entra em equilíbrio quando 
o êmbolo atinge uma altura de 0,40m acima da base do cilindro. 
Calcule: 
 a) a variação da energia interna sofrida pelo gás. 
b) a pressão do gás no interior do cilindro. 
 
13. No estado A, um sistema, apresenta respectivamente 20N/m² e 5m³ para o a pressão e 
volume. Ao evoluir isotermicamente para o estado B, o volume do sistema passa a ser 
8m³. Neste processo o sistema recebeu 4000J de calor do meio externo. O sistema é 
um gás ideal. Determine: 
a) a variação de energia interna; 
b) o trabalho realizado; 
c) a pressão no estado B. 
 
14. (UERN) Segundo o Teorema de Carnot, o rendimento máximo de uma máquina térmica, 
operando em ciclos entre duas fontes de calor (fria e quente), seria: “1 – TF/TQ” onde 
FT e QT seriam, respectivamente as temperaturas absolutas da fonte fria e da fonte 
quente. Sabe>se que os motores a explosão dos automóveis não são verdadeiramente 
máquinas térmicas que operam em ciclo fechado, como o chamado Ciclo de Carnot. No 
entanto, considerando válido o cálculo do rendimento de acordo com o Teorema de 
Carnot, para o motor de um automóvel que trabalha a 97ºC, qual seria seu rendimento 
máximo num dia em que a temperatura ambiente fosse 23ºC? 
a. 76,3% 
b. 70,0% 
c. 23,7% 
d. 20,0% 
 
15. (UFS-SE) Considere as transformações A → B → C → A de um gás representadas no 
diagrama e analise as afirmações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dê como resposta a soma dos das afirmativas: 
(01) De A → B, o trabalho realizado pelo gás é nulo 
(02) A energia interna do gás é a mesma nos estados A e B. 
(04) De B → C, o trabalho realizado pelo gás vale -2/9 pV. 
(08) De C → A, o gás cede calor ao ambiente. 
(16) No ciclo ABCA, o ambiente realiza trabalho sobre o gás. 
 
16. (PUC-PR)Um gás perfeito se expande, passando do estado I para o estado II, conforme 
mostra o diagrama apresentado a seguir. 
Considerar 1 atm = 1.105 Pa e 1 cal = 4J. 
 
 
 
Sabe-se que, na transformação, o gás absorveu 2.105 cal de calor. Pode-se afirmar que, 
na transformação do estado I para o estado II: 
a) O gás realiza trabalho negativo de 14.105 J. 
b) O gás sofre uma perda de 12.105J em sua energia 
interna. c) A energia interna do gás sofre um 
aumento de 22.105 J. 
d) O gás sofre resfriamento e perde 6.105 J de 
energia interna. e) O gás realiza trabalho de 8.105 J não 
sofre variação em sua energia interna. 
 
17. (UFRR) 
Um mol de gás ideal realiza o processo cíclico ABCD representado a segui r no 
gráfico de P X V: 
 
O rendimento da máquina que utiliza esse ciclo é de0,8. O trabalho no ciclo e o calor 
fornecido ao gás, em kJ, valem respectivamente: 
a) 24 e 30 
b) 8 e 10 
c) 54 e 42 
d) 12 e 16 
e) 16 e 20 
 
18. A figura representa, num gráfico 
pressão × volume, um ciclo de um gás ideal. 
 
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás durante este ciclo. 
b) Calcule a razão entre a mais alta e a mais baixa temperatura do gás (em kelvin) 
durante este ciclo. 
 
19. O diagrama abaixo mostra a evolução de um gás ideal sob pressão constante de 
20N/m2. O gás está inicialmente no estado A e evolui para o estado B. Durante este 
processo, o gás cede 1100J de calor para o ambiente. Determine o trabalho realizado 
sobre o gás (W) e sua variação de energia interna (U). 
 
a) W = 18000 J ; U = 19100 J 
b) W = 18000 J ; U = 16900 
c) W = 800 J ; U = 300 J 
d) W = 800 J ; U = 1900 J 
e) W = 800 J ; U = 300 J 
 
20. Um mol de gás ideal, inicialmente num estado A, ocupa o volume de 5,6 litros. Após 
sofrer uma transformação isotérmica, é levado ao estado B. 
Sabendo que em B o gás está nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão), 
podemos afirmar que em A: 
 
a) a pressão é desconhecida e não pode ser determinada com os dados disponíveis. 
b) a pressão é de 1,0 atmosfera. 
c) a pressão é de 2,0 atmosferas. 
d) a pressão é de 4,0 atmosferas. 
e) a pressão é de 5,6 atmosferas 
 
21. Quando pressionamos um aerossol e o gás sai, sentimos um abaixamento na 
temperatura do frasco. Veja a figura. 
 
 Este resfriamento é explicado pelas leis da Termodinâmica. Escolha, entre as opções 
abaixo, aquela que representa a melhor explicação para este fenômeno. 
a) O gás está sofrendo uma expansão rápida, ou seja, adiabática. Ao realizar trabalho 
para se expandir, ele gasta sua energia interna e isto se manifesta pelo 
abaixamento de sua temperatura. 
b) A abertura da válvula do aerossol permite a troca de calor com o ambiente. O calor 
do gás, ao sair pela válvula, reduz sua temperatura. 
c) Ao apertarmos a válvula realizamos trabalho sobre o gás. De acordo com a 1ª Lei 
da Termodinâmica, este trabalho que realizamos tem o sinal positivo, que devido 
ao sinal negativo da equação, se traduz em um abaixamento de temperatura. 
d) A temperatura de um gás está relacionada ao número de moléculas que sua 
amostra possui. Abrindo a válvula e perdendo moléculas, o gás perde também 
temperatura. 
 
22. (UEPB) Leia o texto a seguir, para responder à questão. 
No século XIX, as máquinas térmicas tornaram-se de grande importância para o 
desenvolvimento das indústrias de mineração da Inglaterra. Outras indústrias também se 
beneficiaram da mobilidade da máquina a vapor, pois podiam se instalar em qualquer 
lugar, não dependendo mais da presença de quedas d’água ou ventos para mover seu 
maquinário. A importância das máquinas a vapor foi tal que Carnot disse que a Inglaterra 
poderia prescindir até de sua esquadra naval, mas não de suas máquinas a vapor. Esse 
físico ressaltou que, apesar de sua grande importância social, econômica e política, muito 
pouco se sabia sobre o funcionamento destas máquinas. (Adaptado de POLAK, Luiza A. C. 
Vapor e Movimento. In: Física. Ensino Médio / vários autores. Curitiba: SEED-PR, 2006 
 
Acerca do assunto tratado no texto II, em relação às máquinas térmicas, analise as 
proposições abaixo, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, 
respectivamente: 
( ) Nenhuma máquina térmica, operando em ciclos, pode retirar calor de uma 
fonte e transformá-lo integralmente em trabalho. 
( ) O rendimento de uma máquina térmica, operando segundo o ciclo de Carnot, 
pode ser de 100%, isto é, converte todo o calor recebido em trabalho. 
( ) Um refrigerador funciona como uma máquina térmica, operando em sentido 
inverso, isto é, retira calor da fonte fria e, através de trabalho realizado sobre ele, 
rejeita para a fonte quente. 
Após a análise feita, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta: 
a) V F V 
b) F V F 
c) V V F 
d) F F V 
e) F V V 
 
23. (Inatel-MG) Suponha que um inventor lhe ofereça uma máquina que extrai 25 · 106 cal 
de uma fonte à temperatura de 400 K e rejeita 10 · 106 cal para uma fonte a 200 K, 
entregando um trabalho de 63 · 106 J. Com base nos princípios básicos da 
Termodinâmica, podemos afirmar que essa máquina: 
 
a) satisfaz a 1d e a 2d lei. 
b) não satisfaz a 1d lei e a 2d lei. 
c) satisfaz somente a 1d lei. 
d) satisfaz somente a 2d lei. 
Considere 1 cal = 4,2 J 
24. (UESC-BA)Um motor de Carnot, cujo reservatório de baixa temperatura está a 27°C, 
tem um rendimento de 20%. Variando-se as temperaturas dos reservatórios, é possível 
aumentá-lo para 25%. Sabendo-se que a temperatura do reservatório de baixa 
temperatura permanece invariável, a quantidade de graus que deve ser aumentada a 
temperatura do reservatório de alta temperatura, é igual, em graus Kelvin, a: 
a) 35 
b) 30 
c) 25 
d) 20 
e) 15 
Para mais exercícios de Máquinas Térmicas e Segunda Lei da Termodinâmica acesse: 
 https://d3uyk7qgi7fgpo.cloudfront.net/lms/modules/materials/medicina-
f%C3%ADsica-Exerc%C3%ADcios%20de%20m%C3%A1quinas%20t%C3%A9rmicas-26-
06-2019-cd1c1bf96d0263bdbaa5b85f89e89bfc.pdf 
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sivo-fisica-segunda-lei-termodinamica-
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