termodinamica aula 123

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A Termodinâmica é a área da Física que estuda diversos fenômenos e sistemas físicos
complexos em que podem ocorrer trocas de calor, transformações de energia e variações
de   temperatura.  A Termodinâmica   é   regida   por quatro leis.entropia,   temperatura,   calor
e volume que nos permitem descrever  diversos sistemas por meio de variáveis,  como
pressão, volume, temperatura, calor e entropia.
O motor de
combustão interna é um exemplo de máquina térmica  
Conceitos fundamentais da Termodinâmica
A Termodinâmica é uma descrição estatística da natureza, por meio dela é possível 
conceber o comportamento macroscópico de sistemas que contenham muitos corpos. 
Como essa área de estudo é bastante ampla, alguns conceitos fundamentais serão 
apresentados a fim de facilitar a compreensão das leis abordadas a seguir.
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-entropia.htm
https://brasilescola.uol.com.br/matematica/medidas-volume.htm
https://brasilescola.uol.com.br/matematica/medidas-volume.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-entropia.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-energia.htm
A Termodinâmica estuda as transformações da energia.
• Sistema termodinâmico
Os sistemas termodinâmicos são regiões distinguíveis de suas vizinhanças por causa de 
alguma característica. Essas regiões podem ser separadas por paredes, membranas, 
entre outros, como exemplo, é possível considerar o gás no interior de um balão como um
sistema.
A definição de sistema fechado, por sua vez, é um pouco mais restrita. Sistemas fechados
são aqueles que não realizam trocas de calor nem exercem ou recebem trabalho de suas 
vizinhanças.
• Estado termodinâmico
O estado termodinâmico diz respeito a um conjunto de variáveis as quais podem ser 
usadas para descrever as condições de um sistema. Isso possibilita a reprodução dessas 
condições por outro experimentador, por exemplo, em outras palavras, o estado de um 
sistema simboliza a sua condição, por meio de parâmetros, como pressão, 
volume, temperatura. Quando um sistema sofre uma mudança de estado termodinâmico, 
dizemos que ele sofreu uma transformação.
• Equilíbrio termodinâmico
O equilíbrio termodinâmico é a condição em que um sistema não apresenta quaisquer 
tendências para uma mudança espontânea de estado termodinâmico, isso equivale dizer 
que um sistema que se encontre em equilíbrio termodinâmico não muda seu estado 
espontaneamente, a menos que ele sofra alguma influência de suas vizinhanças.
O conceito de equilíbrio termodinâmico também é importante para que se compreenda a 
ideia de transformação reversível e transformação 
irreversível. Transformações reversíveis são aquelas que ocorrem muito próximas da 
situação de equilíbrio, nesse sentido, um sistema que estiver passando por uma 
transformação reversível rapidamente volta à situação de equilíbrio.
Transformações irreversíveis são aquelas em que as condições de equilíbrio são cada vez
menos acessíveis, fazendo com que todo o sistema mude suas características de tal 
modo que não seja mais possível que ele volte ao estado anterior.
• Temperatura
De acordo com a teoria cinética dos gases, a temperatura pode ser compreendida como 
a manifestação macroscópica da energia cinética das partículas constituintes de um 
sistema termodinâmico. Essa temperatura, portanto, mede o grau de agitação. Sua 
unidade de medida é o kelvin (K).
• Trabalho termodinâmico
O trabalho termodinâmico é a troca de energia entre dois sistemas termodinâmicos em 
razão da movimentação de suas fronteiras. Por exemplo: quando se aquece um gás no 
interior do êmbolo de uma seringa, em certo momento, a pressão exercida pelo gás é 
suficientemente grande para empurrar o êmbolo. Essa energia, então, sob a forma de 
uma energia mecânica, é transferida do gás para o meio externo, fazendo com que a 
temperatura e a energia interna do gás sofram diminuição.
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-energia-mecanica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-cinetica-dos-gases.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacoes-gasosas.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-temperatura.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/pressao.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/gases.htm
Leis da Termodinâmica
Existem quatro leis da Termodinâmica e cada uma delas relaciona-se a um conceito 
da Termologia, vamos conferir quais são as leis da Termodinâmica e o que cada uma 
delas afirma:Lei zero da Termodinâmica
A lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem 
calor entre si, até que se atinja o equilíbrio      térmico   . A lei zero da Termodinâmica é 
geralmente explicada em termos de três corpos: A, B e C.
De acordo com essa explicação, os corpos A, B e C encontram-se em contato térmico a 
um longo tempo, sendo assim, se o corpo A estiver em equilíbrio térmico com o corpo B, o
corpo C estará em equilíbrio térmico com os corpos A e B, nesse caso, as temperaturas 
de A, B e C serão iguais e não ocorrerão mais trocas de calor entre eles.
“Todos os corpos trocam calor entre si até que se atinja a condição de equilíbrio
térmico.”
• Primeira lei da Termodinâmica
A primeira lei da Termodinâmica diz respeito à conservação de energia. De acordo com 
essa lei, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio 
corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. A outra porção de energia que é
transferida para o corpo pode ser transferida para as vizinhanças na forma de trabalho ou 
na forma de calor.
A fórmula utilizada para descrever a primeira lei da Termodinâmica é mostrada a seguir, 
confira:
“A variação da energia  interna de um sistema termodinâmico é medida pela
diferença entre  a quantidade de calor  por  ele  absorvido  e a quantidade de
trabalho por ele, ou sobre ele, realizado.”
• Segunda lei da Termodinâmica
A segunda lei da Termodinâmica diz respeito a uma grandeza física conhecida 
como entropia, que é uma medida do número de estados termodinâmicos de um sistema, 
em outras palavras, a entropia fornece uma medida da aleatoriedade ou da 
desorganização de um sistema.
• Terceira lei da Termodinâmica
A terceira lei da Termodinâmica diz respeito ao limite inferior da temperatura: o zero 
absoluto. De acordo com essa lei, não há como um corpo atingir a temperatura do zero 
absoluto. Além dessa definição, essa lei também traz implicações sobre o rendimento das 
máquinas térmicas, que sob nenhuma condição poderá ser igual a 100%.
 
1. (ENEM-MEC) O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são 
apresentados a seguir.
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/rendimento-das-maquinas-termicas.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/rendimento-das-maquinas-termicas.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-zero-absoluto.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-zero-absoluto.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-entropia.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/termologia.htm
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e 
isto se deve
a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.
b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no 
local.
c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.
d) à quantidade de vapor  que esta  sendo liberada pela válvula.
e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.
2. (UFAM-AM)   Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tiposde 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) I, II, III e IV são verdadeiras.
d) só I é verdadeira.
e) todas são falsas.
3. (ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis 
fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida
 em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia 
química em energia mecânica acontece
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.
4. (EsPCEx-012) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica sob a pressão de 4·103 
N/m2 e o seu volume diminui 0,2 m3.
Durante o processo, o gás perde 1,8·103 J de calor. A variação da energia interna do gás 
foi de:
a) 1,8·103 J
b) 1,0·103 J
c) -8,0·103 J
d) -1,0·103 J
e) -1,8·103 J
5. (ENEM-MEC) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma 
parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica.
Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados 
operacionais:
I – Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que 
ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.
II – Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o 
aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador
III – Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e o 
poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente.
Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,
a) a operação I
b) a operação II.
c) as operações I e II.
d) as operações I e III.
e) as operações II e III.
Gabarito
1. B
Sabemos, a partir dos estudos de calorimetria, que, quando os corpos estão mudando de 
fase, eles não alteram a temperatura. Ex: a água saindo de seu estado sólido para seu 
estado líquido permanece a 0ºC até que o processo seja total.
Quando a água está virando vapor, o mesmo acontece à temperatura de 100º C. Porém, 
quando aumentamos a pressão a volume constante, a temperatura também aumenta e 
por isso a água dentro da panela de pressão tem temperatura maior que a água que se 
encontra fora da panela, cozinhando assim os alimentos mais rapidamente.
2. C
Pela teoria de calorimetria:
Isocórico ou isovolumétrico: processo onde o volume permanece constante
Isobárico: processo onde a pressão permanece constante
Isotérmico: processo onde a temperatura permanece constante
Adiabático: processo onde a quantidade de calor é zero. (isso não implica dizer nenhum 
dos outros processos)
3. A
O motor do carro funciona da seguinte forma: coloca-se o combustível em um pistão e 
logo em seguida damos uma fagulha para que esse combustível exploda. A explosão gera
gases que empurram o pistão pra cima movimentando assim toda uma engrenagem 
maior e fazendo o carro se mover. O pistão é esfriado, volta ao seu volume anterior e 
recomeçamos o processo.
4. D
Pela primeira lei da termodinâmica:
e sabendo que o trabalho de um gás é:
Agora iremos apenas nos atentar ao fato de, por estar perdendo calor, Q é negativo, e a 
variação de volume é negativa.
e finalmente, usando a primeira lei da termodinâmica:
5. D
I- Correta – os espaços vazios entre as prateleiras facilitam as correntes de convecção
II- Falsa – a massa de gelo corresponde a um isolante térmico evitando que o congelador 
retire calor do interior da geladeira.
III- Correta – o calor retirado do interior da geladeira deve sair pela “grade”. Por isso 
nossa mãe pendura as roupas pra secar na grade da geladeira quando chove, pois ali é o 
local para onde a geladeira retira o calor dos alimentos.
QUESTÕES CORRIGIDAS
TERMODINÂMICA
1. (UFVJM – 2006) Uma bomba de encher pneus de bicicleta é acionada
rapidamente, tendo a extremidade de saída do ar vedada. Consequentemente,
o ar é comprimido, indo do estado 1 para o estado 2, conforme mostram as
figuras a seguir.
Nessas condições, é CORRETO afirmar que a transformação termodinâmica
verificada na passagem do estado 1 para o estado 2 aproxima-se mais de uma
A) isotérmica, porque a temperatura do ar não se altera.
B) adiabática, porque praticamente não há troca de calor do ar com o meio
exterior.
C) isobárica, porque a pressão do ar não se altera.
D) isométrica, porque o volume do ar se mantém.
CORREÇÃO
Há tempos uso este exemplo em sala de aula e recomendo que os alunos façam
em   casa,   para   sentir   o   fenômeno.   Pela   figura,   é   claro   que   o   volume   mudou,   e
intuitivamente, a pressão também.
Fisicamente, a temperatura aumenta, pois trabalho foi realizado sobre o gás, e
não houve tempo para trocas de calor. 1ª Lei da Termodinâmica: U = Q – T, e, como
foi   “rápido”,   não   troca   calor  ⇒  U = – T.  A  rapidez   caracteriza   as   transformações
ADIABÁTICAS.
OPÇÃO: B.
2. (UFOP) As figuras seguintes mostram os esquemas de três máquinas térmicas,
sendo T1 a temperatura da fonte fria, T2 a temperatura da fonte quente, Q1 e Q2 os
módulos das quantidades de calor transferidas entre as fontes e a máquina, e W o
módulo do trabalho.
Afirma-se que:
I. O   esquema  A  representa   uma   máquina   possível   e   o   trabalho   que   ela
realiza é W = Q2 – Q1.
II. O   esquema   B   representa   uma   máquina   possível   e   o   trabalho   que   ela
realiza é W = Q2.
III. O esquema C representa um refrigerador possível e o trabalho absorvido
por ele é W = Q2 – Q1.
Assinale a opção CORRETA:
a) Apenas I é verdadeira
b) Apenas I e II são verdadeiras.
c) Apenas II e III são verdadeiras.
d) Apenas I e III são verdadeiras.
CORREÇÃO
I – CERTO. A máquina retira calor 2, usa parte no trabalho W e rejeita o calor 1.
II – ERRADO. Nem todo o calor pode ser aproveitado como trabalho.
III – CERTO. Com a ajuda de trabalho W, o refrigerador retira calor 1 e rejeita para o meio
externo o calor 2.
OPÇÃO: D.
3. Observe no gráfico abaixo a representação do funcionamento de um dispositivo
térmico.
Volume
Pressão
Observando o gráfico, RESPONDA: é uma máquina térmica ou um refrigerador?
CORREÇÃO
Trata-se de um refrigerador, pois o ciclo ocorre no sentido horário.
4. (UFMG/2006) (Constituída de dois itens.)
Pretendendo   instalar   um   aquecedor   em   seu   quarto,   Daniel   solicitou   a   dois
engenheiros. Alberto Pedrosa e Nilton Macieira . fazerem, cada um, um projeto de
um sistema de aquecimento  em que  se  estabelecesse  uma corrente  de  10  A,
quando ligado a uma rede elétrica de 220 V.
O engenheiro Pedrosa propôs a instalação de uma resistência que, ligada à rede
elétrica, aqueceria o quarto por efeito Joule.
Considere que o quarto de Daniel tem uma capacidade térmica de 1,1 x 105 J/oC.
1. Com base nessas informações, CALCULE o tempo mínimo necessário para que
o aquecedor projetado por Pedrosa aumente de 5,0 ºC a temperatura do quarto.
Por sua vez, o engenheiro Macieira propôs a instalação, no quarto de Daniel, de
uma bomba de calor, cujo funcionamento é semelhante ao de um aparelho de ar
condicionado   ligado   ao   contrário.   Dessa   forma,   o   trabalho   realizado   pelo
compressor do aparelho é utilizado para retirar calor da parte externa e fornecer
calor à parte interna do quarto.
Considere que o compressor converte em trabalho toda a energia elétrica fornecida
à bomba de calor.
Com base nessas informações,2. RESPONDA:
O sistema proposto por Macieira aquece o quarto mais rapidamente que o sistema
proposto por Pedrosa?
JUSTIFIQUE sua resposta.
CORREÇÃO
Muito  interessante!  Enquanto a primeira parte aborda cálculos da eletricidade e
termodinâmica, a segunda leva o aluno a pensar, e bem!
Efeito Joule é a dissipação de calor por uma resistência percorrida por corrente.
Este calor será usado no aquecimento, que será mais fácil ou mais difícil de acordo com a
Capacidade Térmica.
Vamos utilizar  várias   fórmulas:  P = V.i,  P=potência,  V=”voltagem”  e   i=corrente;
;   ,   C=capacidade   térmica,   Q=calor(energia)   e  t=variação   de
temperatura.
Como toda prova de Física, e não de Matemática, os números são escolhidos a
dedo!
Agora   precisamos   compreender   bem   a
Termodinâmica! O sistema proposto tem o mesmo
princípio   de   uma   geladeira   comum.   Seria
equivalente   a   usar   a   parte   de   trás   da   geladeira,
aquela que muita gente utiliza para secar meias nos
dias   de   chuva,   como   aquecedor!   Façamos   um
esqueminha,   lembrando   que   a   geladeira   é   uma
Máquina Térmica funcionando ao contrário:
Calor é retirado do ambiente, pelo 
Trabalho do compressor, e entregue no
quarto. Pelo esquema:
Q 2 = ζ + Q 1 .
Pelo enunciado, TODA a eletricidade 
gasta é utilizada em Trabalho, sem perdas!
Assim, gastando a mesma eletricidade,
este sistema entrega ao quarto mais calor 
(ζ + Q 1) do que o anterior, que entregava
somente a potência elétrica (ζ) convertida em
calor por Efeito Joule!
Muito boa a pergunta! Não me  lembro de tê-la feito anteriormente. Leva o  aluno a
pensar, e cobra um conhecimento  Físico mais elaborado!
Com   certeza,   muita   gente   errou   esta     questão,   ou   respondeu   certo,   mas
justificando de maneira errada!
5. (UFVJM/2007) Tendo-se uma amostra  de gás  ideal  em expansão  isotérmica,  é
CORRETO afirmar que
A) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação de sua energia interna.
B) o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor absorvido pelo mesmo.
C) o calor absorvido pelo gás é nulo.
D) a energia cinética média das moléculas do gás aumenta.
Q 
2
ζ
Q 
1
FONTE 
QUENTE
(QUARTO)
FONTE FRIA
(AMBIENTE 
EXTERNO)
COMPRESS
OR
(TRABALHO)
CORREÇÃO
Tratando   dos  Gases e   da  1a Lei da Termodinâmica,   mas   como   não   trouxe
desenho fica totalmente teórica e meio sem graça. Vamos à lei:
U = Q – τ, onde U é a variação da energia interna (ligada à temperatura absoluta)
(J, cal), Q o calor (trocado entre o gás e o meio a sua volta) (J, cal) e  τ  o  Trabalho
(ligado à variação de volume) (J, cal).
Para uma transformação  Isotérmica  Tfinal = Tinicial  U = UF - Ui ≈ TF - Ti = 0.
Então: 
0 = Q – τ  τ = Q . O trabalho realizado é igual ao calor recebido.
OPÇÃO: B.
6. Uma certa  amostra  gasosa recebe 500 cal  de calor   trocado com o meio
externo e realiza um trabalho  igual  a 200 cal.  A variação de sua energia
interna será igual a:
a. 300 cal.
b. 700 cal.
c. 2,5 cal.
d. 0,4 cal.
CORREÇÃO
1ª Lei da Termodinâmica: U = Q –   U = 500 – 200 = 300 cal. 
OPÇÃO: A.
7. A figura abaixo representa um esquema de uma geladeira.
Marque entre as opções abaixo aquela que representa corretamente o funcionamento da
geladeira.
a. No interior da geladeira,  o motor elétrico retira calor dos alimentos e o gás que
circula bombeia o calor para fora.
b. A geladeira é uma máquina térmica funcionando ao contrário, retirando calor da
fonte fria através da realização de trabalho externo do motor e liberando calor para
fonte quente, o ambiente externo.
c. O calor  dos alimentos  flui  através do gás e o motor obriga o calor   recolhido a
expandir-se, liberando-o na parte traseira.
d. O calor passa naturalmente dos alimentos para um gás apropriado, capaz de atraí-
lo,  e o mesmo gás, pela ação do motor,  repele o calor para o  lado de fora da
geladeira.
CORREÇÃO
De fato, a geladeira é uma máquina térmica ao contrário, como diz a letra B. As outras
opções não têm nenhum fundamento físico.
OPÇÃO: B.
8. Explique a convenção de sinais quando calculamos o trabalho realizado por um
gás ou sobre um gás.
CORREÇÃO
O trabalho realizado pelo gás durante a expansão é  positivo  e realizado sobre o gás
durante a compressão é negativo.
Site http://netfisicaonline.com/geladeira.html em 01/06/2008.
http://netfisicaonline.com/geladeira.html
9. (UFOP/1o 2008) Considerando-se um gás ideal, assinale a alternativa incorreta.
A) O trabalho realizado em uma transformação isovolumétrica é nulo.
B) O calor específico molar sob pressão constante é maior que o calor específico molar a
volume constante.
C) Em uma transformação adiabática, o calor trocado entre um sistema e sua vizinhança
é nulo.
D) Em um processo sob pressão constante, o produto da pressão  P pelo volume  V se
mantém constante.
CORREÇÃO
Gases e Termodinâmica.
a. CERTA. Um gás só realiza trabalho quando seu volume varia. Aliás, o Trabalho
de um gás é dado pela área do gráfico Pressão versus Volume. Veja.
Observe que, à esquerda, numa transformação Isobárica, a área é a do retângulo,
que dá o Trabalho . À direita, na Isovolumétrica (ou Isocórica) não existe área sob a
reta.
P (Pa)
V (m3)
P (Pa)
V (m3)

b. CERTA. Não gosto sequer de comentar estes conceitos em sala no Ensino Médio,
por absoluta falta de necessidade! Calor específico molar é o mesmo que Calor
Específico, grandeza que mede a facilidade ou dificuldade de se esquentar ou se
esfriar   uma   substância.   Quanto   maior   o   calor   específico,   mais   difícil   de   se
esquentar:   quer   dizer,   tem   que   se   gastar   mais   calor   para   se   esquentá-la.  A
diferença   do  molar é   que   ele   é   válido   para   um   mol   de   gás,   só   isso.  Agora,
ilustremos o caso Isobárico e o Isovulumétrico.
A   figura   á   esquerda   foi   retirada   da   prova   da
UFMG/2002.   Ela   mostra   um   gás   preso   com
êmbolo móvel, mantendo a Pressão constante.
A   figura   da   direita,   tirada   do  images.google
mostra   um   aerosol.   Se   você   não   apertar   a
válvula,   lá   dentro   o   gás   mantém   seu  Volume
constante. Conforme comentado o ítem anterior,
numa   transformação   Isobárica,   o   gás   pode
realizar trabalho,   e   na   isovolumétrica   não.
Vejamos a Primeira lei da Termodinâmica.
Ela nos informa que a variação da energia interna U depende do calor Q trocado e
do Trabalho  realizado. Na isovolumétrica, como o gás não pode realizar trabalho,
ao receber calor esquenta mais – todo calor Q é transformado em aquecimento U.
Portanto,  o  calor específico é menor.  Na  isobárica,  parte do calor é usada para
trabalho – erguer o êmbolo – e, nesse caso, o  gás esquente menos, tendo o  calor
específico maior, pois é mais difícil de esquentar. Só parte do calor Q é transformada
em aquecimento U, pois há o “– trabalho ”.
c. CERTA.  É  justamente a definição de  Transformação Adiabática:  é  tão rápida
que não dá tempo de trocar calor.
d. ERRADA!   O   primeiro   gráfico   acima   mostra   isto.   Mas,   usando   Clapeyron:
 . Como a pressão é constante, teríamos:  . Vemos que
é a razão entre o volume e a temperatura (Kelvin) que se mantém constante,
ou V  T .
OPÇÃO: D.
10. (UFMG/2009) Para estudar o comportamento de um gás, um professor montou o
sistema representado nesta figura:
Nesse sistema, um recipiente de volume V, dotado de um êmbolo e de um registro R,
contém um gás que se comporta como um gás ideal. Um manômetro, que consiste
em um  tubo  de  vidro,  em  forma  de  U,  que  contém mercúrio,   tem uma de  suas
extremidades   conectada   ao   recipiente,   por   intermédio   do   registro  R,   e   a   outra
extremidade aberta.
Inicialmente,   o   registro   está   aberto   e   o   gás   está   à   pressão   atmosférica  p0  e   à
temperatura ambiente T0.
Sejam  d a densidade do mercúrio e  he  e  hd a altura das colunas de mercúrio, nos
ramos da esquerda e da direita do tubo, respectivamente.
1. A partir de certo instante,o professor comprime o êmbolo, lentamente, para que o
gás se mantenha à temperatura ambiente, até reduzir à metade o volume ocupado,
no recipiente, pelo gás.
Considerando essa situação,  DETERMINE a diferença de altura (he  -  hd)  entre as
duas colunas de mercúrio no tubo de vidro, em termos de p0, d e g.
2. Em seguida, o professor fecha o registro R e puxa o êmbolo, rapidamente, até este
retornar à posição inicial.
Isso feito, ele abre o registro R e, ao mesmo tempo, observa o nível de cada uma das
colunas de mercúrio no tubo de vidro.
Considerando essa nova situação, RESPONDA:
A altura he é menor, igual ou maior que a altura hd?
JUSTIFIQUE sua resposta.
CORREÇÃO
A  TERMODINÂMICA,  enfocando  o  Comportamento dos Gases,  que a UFMG
tanto aborda. Logo, nenhuma surpresa.
No   item  1  temos   uma  Transformação Gasosa.   Fácil   de   identificar,   por   sinal.
Segundo o texto da questão, “o professor comprime o êmbolo, lentamente,  para que o
gás se mantenha à temperatura ambiente”. Manter-se na mesma temperatura, ambiente,
em   que   estava   implica   numa  Transformação Isotérmica,   na   qual   a   temperatura
permanece constante – como eu costuma tratar,  = k). Logo, outras duas  variáveis de
estado do gás se alteram: o  volume, a que a questão se refere, e a  pressão, que irá
provocar a diferença de altura.
No enunciado,   temos que o  volume se reduz à metade.  Fiz  uma  figura  para
ilustrar.
Veja que pressionar o gás fez a coluna de mercúrio se deslocar para a esquerda
em   relação   ao   nível   de   equilíbrio   original,   que   deixei   marcado.   Podemos   utilizar   a
Equação de Clapeyron que trata do comportamento dos gases, a famosa “puta veia”...
PV=nRT.
E, importante citar na resolução: como o gás está confinado, preso, o número de
moles n permanece constante. Então:     . O produto  pressãoxvolume /
temperatura  permanece   constante!   Substituindo   os   dados,   genéricos,   fornecidos,
calculamos a pressão atingida pelo gás:
  .  O que era esperado por
um aluno que compreende bem as transformações: se o volume se reduz pela metade, a
pressão dobra!
Porém,  a  questão  quer  a  diferença de altura!  Marquei  na   figura,   veja  acima.
Observe que o gás sustenta a pressão atmosférica (Po) mais a diferença de altura he –
hd da coluna de mercúrio!
Stevin nos ensina a calcular a pressão de um fluido numa profundidade qualquer:
  .  O  termo  dhg  é  a  chamada  pressão hidrostática,  devida  à
diferença de altura,  neste  caso,  das colunas  de mercúrio!  E  a  pressão  inicial  po  é  a
atmosférica. Claro, a altura h, então, é he – hd.
Podemos usar o Teorema de Stevin e calcular a altura h diretamente na fórmula
acima. Vamos lá...
Patm
he – hd = h
http://pt.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Stevin
http://pt.wikipedia.org/wiki/Clapeyron
 .
Apesar da aparência, não é tão complicado quanto se parece.
Quanto   ao   item  2,   carece   um   cuidado   maior.   Pensando   no   contrário   da
transformação anterior, se o professor puxasse o êmbolo lentamente, mantendo o registro
aberto e a  temperatura constante,   tudo voltaria  ao  início,  com os mesmos valores de
pressão, volume e temperatura. Mas, não foi o que ele fez...
Para   começar,   a   próxima   transformação   ocorreu,   segundo   a   questão,
“rapidamente”,  o  que  caracteriza  uma mudança  Adiabática.  Tão   rápida  que  não  dá
tempo   de   trocar   calor   com   o   ambiente.   Da  1a Lei da Termodinâmica,   temos:
 . Aqui, U é a variação da energia interna, ligada à temperatura, o
estado   de   agitação   das   partículas   que   compõem   o   gás;    Q  é   o  calor trocado,
 no caso zero;  é o trabalho realizado pelo gás. Então:   .
Vemos que a variação da energia, ou seja, a temperatura do gás depende do trabalho
realizado pelo gás.
Caso   se   queira   relacionar   a  Energia Interna com   a  Temperatura  não   com
argumentos teóricos mas com a Teoria Cinética dos Gases tem-se:   .
Como o gás se expande, ele realiza um trabalho positivo. Na prática, quer dizer
que quando o professor puxa o êmbolo dando-lhe mais espaço  ele gasta  sua própria
energia  interna  para  aumentar de volume  e ocupá-lo.  Logo,  sua temperatura,   fator
importante, diminui em relação à temperatura ambiente, que manteve até então.
Como ele continua confinado e não vazou, a relação anterior,   ,
permanece valendo. Já que o volume volta a ser  V  e concluímos que a  temperatura
diminui em relação à inicial, a pressão não pode ser a mesma que a inicial! A relação
mostra que a pressão deve diminuir para compensar a diminuição da temperatura: 
 !
Chegando ao final dos argumentos, como a pressão final do gás vai ser menor do
que a que ele tinha antes e antes era a atmosférica, o gás fica com pressão menor que
a atmosférica!   Portanto,   assim   que   o   professor   abrir   o   registro,   sendo   a   pressão
http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_cin%C3%A9tica_dos_gases
atmosférica  maior,  ela   irá  deslocar a coluna de mercúrio agora para a direita.  Fiz
novamente uma ilustração do caso.
Assim, agora teremos he < hd . E foi mais complicado argumentar porque do que
fazer a conta do item 1!
11. (PUC-RS/2005)  A  temperatura de um gás é diretamente proporcional  à energia
cinética das suas partículas. Portanto, dois gases A e B, na mesma temperatura,
cujas partículas tenham massas na proporção de mA/mB  = 4/1, terão as energias
cinéticas médias das suas partículas na proporção EcA/EcB igual a
a. 1/4
b. 1/2
c. 1
d. 4
CORREÇÃO
Problema interessante sobre a Teoria Cinética dos Gases. A questão fala sobre a
proporcionalidade,   e   a   equação   completa   envolve   a   constante   de   Boltzmann:
  .  E  aí  a  questão  simplifica  para  os  atentos:  mesma
temperatura  mesma Energia Cinética. Só isto... Independente da massa!
Agora,  algo que a questão não pergunta é o seguinte:  tendo a mesma energia
cinética e a massa de A sendo 4 vezes maior, e quanto à velocidade das partículas do gás
A? Mas, é outra pergunta...
Aproveitando:     .  Para   ter  a  mesma cinética,  as  moléculas  de  A
devem ter ½ da velocidade de B. Veja porque:   .
OPÇÃO: C.
12. (UFMG/94)  Como conseqüência  da compressão adiabática  sofrida por  um gás,
pode-se afirmar que
a) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura diminui.
b) a densidade do gás e sua temperatura diminuem.
c) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura permanece constante.
d) a densidade do gás e sua temperatura aumentam.
CORREÇÃO
Aplicação da  1ª Lei da Termodinâmica,  U = Q – , e conhecimento sobre o
significado de  Adibática. Significa que ocorre tão rápido que  não dá tempo de trocar
calor. Sendo assim, Q = 0 e U = – .
Sem   tantas   preocupações   com   sinais,   pense  em termos de energia.   Ao
comprimir um gás, quem gasta
energia é você. Como a energia
se conserva,   ele   deve   ir   para
algum lugar,  no caso,  o próprio
gás! Sua  temperatura aumenta.
Agora, no decoreba, ao comprimir
o   trabalho   é   negativo.  Menos
com menos da fórmula dá mais,
U – ligado à  temperatura – vai
aumentar.   Veja   o   esqueminha
com a compressão.
Além   disto,   por  ocupar
menos volume, a  densidade do
gás aumenta.
OPÇÃO: D.
13. (PUC-Camp/97) O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de
trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q1 não foram indicados mas
deverão ser calculados durante a solução desta questão.
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
b. 400
c. 1200
d. 1500
CORREÇÃO
Esquema tradicional da  Máquina Térmica, utilizando o Calor Q1  da fonte quente para
realizar Trabalho  e rejeitando calor Q2 para a chamada fonte fria. Fácil calcular o calor
rejeitado: retirou 4.000, aproveitou 800, sobram 3.200 J de energia ( Q2 + = Q1 ).
Quanto ao rendimento, refere-se à parte do calor aproveitado: 
 .
Porém, operando no  Ciclo de Carnot,  ele mostrou que o  rendimentomáximo será:
 . Brincando de matemática básica:
 .
OPÇÃO: A.
14. 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
no abaixamento de sua temperatura.
b. A abertura da válvula do aerossol permite a troca de calor com o ambiente. Calor
do gás sai pela válvula, reduzindo 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.
CORREÇÃO
A saída do gás é rápida: adiabática. Sua expansão, para sair, se dá às custas de sua
própria energia interna, que se reduz. E esta está ligada à temperatura, que abaixa.
OPÇÃO: A.
15. (UFVJM/2009) Analise estas afirmações.
1.I. Um gás perfeito sofre uma transformação adiabática se, e somente se, for
colocado em um recipiente de volume variável com paredes revestidas por
material isolante térmico.
1.II. Um gás perfeito, ao ganhar calor da vizinhança, apresenta um aumento em
sua energia interna, que independe do trabalho realizado.
1.III. Um gás perfeito, ao sofrer uma transformação cíclica, apresenta trabalho igual
ao calor.
Com base nessa análise, ASSINALE a alternativa que contém apenas afirmação correta.
A. I e II
B. II e III
C. I
D. III
CORREÇÃO
Cada item...
I. Errado.  Adiabático significa tão rápido que não dá tempo de trocar calor.
Lembre-se de que não há isolantes perfeitos.
II. Errado. Temos a 1ª Lei da Termodinâmica, conhecimento fundamental: U = Q
-  . A energia interna varia, sempre, dependendo do calor e do trabalho.
III. CERTO. Veja um ciclo: o gás vai e volta ao ponto A, na mesma temperatura,
logo U = 0 e Q = .
OPÇÃO: D.
16. (UNIMONTES/2009) Uma máquina térmica ideal, operando sob o ciclo de Carnot,
converte uma quantidade de energia igual a  800 J em trabalho útil,  por ciclo. A
máquina trabalha com fontes térmicas a 400 K e 500 K, denominadas fonte fria e
fonte quente, respectivamente. Determine a quantidade de calor rejeitado à fonte
fria.
A) 4000 J.
B) 1600 J.
C) 800 J.
D) 3200 J.
CORREÇÃO
Volume
Pressão
Como Carnot  demonstrou,  o   rendimento  é  dado  por   :     .  Então:
 . A outra conta é de cabeça... Se rendendo 20% a máquina
aproveita 800 J, então está recebendo 4.000 J de calor!
E, finalmente, destes 4.000, desperdiça 3.200 J de calor!
OPÇÃO: D.
17. (UFV/2009) Em um certo processo termodinâmico, o sistema não troca calor com a
sua vizinhança. E CORRETO inferir que, nesse processo, necessariamente:
a) a pressão no sistema aumenta.
b) a temperatura do sistema e constante.
c)   o   trabalho   realizado   pelo   sistema   e   igual   ao   produto   da   sua   pressão   inicial   pela
variação de volume.
d) o módulo da variação da energia interna do sistema e igual ao módulo do trabalho
realizado por ele.
CORREÇÃO
Temos a 1ª Lei da Termodinâmica, conhecimento fundamental:  U = Q -    . Se Q = 0
(não troca calor), teremos U = -  ou  .
OPÇÃO: D.
18. (UNIMONTES/2009) Uma amostra de um gás perfeito passa do estado  A para o
estado  B,   sob   pressão
constante   de  80 N/m2,
absorvendo  2 ×  103 Joules
de   calor.   O   volume  V e   a
temperatura T dessa amostra
estão   representados   no
gráfico.   Calcule   o   aumento
da energia interna, durante a
transformação.
A) 200 J.
B) 500 J.
C) 300 J. 
D) 400 J.
CORREÇÃO
Sob pressão constante, isobárica, vale:  =P. V . Do gráfico, o volume vai de 10 para
30 m3, variando 20... Logo:  = 80.20 = 1.600 J.
Da 1ª Lei da Termodinâmica, U = Q -  , temos U = 2000 – 1600 = 400 J.
OPÇÃO: D.
19. Durante incêndios, uma grande preocupação dos bombeiros é com os botijões de
gás, como os ilustrados ao lado. Recebendo uma quantidade calor para a qual
não   estão   preparados,   a   conseqüência   conhecida   é   que   eles   podem
simplesmente explodir. E, neste caso, são capazes de grandes estragos. Veja a
próxima  figura  que mostra,  exatamente,  o que pode ocorrer  em um acidente
como   este!   Dentro   dos   botijões,   o   gás   de   cozinha   –   GLP   –   pode   ter   seu
comportamento   descrito   como   um   chamado   Gás   Ideal,   aproximadamente.
Escolha entre as opções abaixo aquela que descreve corretamente o  tipo de
transformação     gasosa   a   que   o   gás,   no   interior   do   botijão,   estará   sujeito.
Transformação esta que leva o botijão a explodir.
a. Isotérmica.
b. Isobárica.
c. Isovolumétrica.
d. Adiabática.
CORREÇÃO
Questão bem simples. Basta lembrar que, antes de explodir, embora o botijão até dilate,
mas pouco, podemos considerar seu volume como praticamente constante. E, devido
a isto, ao receber calor, a temperatura e a pressão aumentam até o ponto em que ele não
suporta mais.
OPÇÃO: C.
20. Escreva a 1ª Lei da Termodinâmica.
CORREÇÃO
U = Q - .
21. Cite o tipo de transformação gasosa que ocorre tão rápida que não dá tempo de
trocar calor.
CORREÇÃO
Adiabática.
22. Um gás sofre uma transformação gasosa como a mostrada no diagrama Pressão x
Volume a seguir, passando de um estado inicial i para um final f.
a) Diga o tipo de transformação sofrida pelo gás.
b) Responda: sua temperatura aumenta, diminui ou não se altera?
P (Pa)
V (m3)
i
f
CORREÇÃO
Como   o  volume não se altera,   é   uma   transformação  isovolumétrica.  Além   disto,
observando que a pressão aumenta, então a temperatura também aumenta. Fica como
tarefa  justificar,  pela 1ª Lei  da Termodinâmica,  por que o gás está  recebendo calor  e
também   verificar,   pelas   isotermas   do   gráfico   –   não   traçadas   –   que   a   temperatura
visivelmente aumenta.
23. (UEMG/2009) Um gás é aquecido no interior de um recipiente dotado de êmbolo
móvel, de tal maneira que o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor que ele
recebe, conforme ilustração a seguir:
Assinale   a   alternativa   que   mostra  CORRETAMENTE o   que   aconteceu,   durante   o
processo,
nas condições descritas acima:
A) A temperatura do gás permaneceu constante.
B) A pressão do gás permaneceu constante.
C) A temperatura do gás aumentou, pois ele é aquecido.
D) A pressão e a temperatura do gás permaneceram constantes.
CORREÇÃO
1ª Lei da Termodinâmica:  U = Q -    . Do enunciado, temos que  o calor é igual ao
trabalho! Portanto: U = Q – Q = 0, o que significa que a temperatura não varia.
OPÇÃO: A.
24. O   esquema   abaixo   representa   o   funcionamento   de   uma   máquina   térmica.
EXPLIQUE-O de forma fisicamente correta e objetiva.
CORREÇÃO
Uma máquina térmica retira calor da chamada fonte quente (Q2) à temperatura T2 ,
utiliza parte para realizar trabalho W (alguma aplicação tecnológica) e rejeita para fonte
fria à temperatura T1 uma quantidade de calor Q1 (desperdício).
Notar que os índices 1 e 2 estão trocados em relação à maioria dos livros, mas o
esquema é literalmente idêntico.
25. (UFMG/2010) Uma   máquina
térmica   é   constituída   de   um
cilindro, cheio de gás, que tem um
êmbolo   móvel.   Durante   o
funcionamento   dessa   máquina,   o
gás   é   submetido   a   um  processo
cíclico, que o leva de um estado K
a   outro   estado  L e,   depois,   de
volta   ao   estado  K e   assim
sucessivamente,   como
representado no diagrama pressão
versus volume, mostrado na figura
ao lado.
Considerando   essas   informações,
ESPONDA:
A) Em qual dos dois estados – K ou L – a
temperatura do gás é maior?
JUSTIFIQUE sua resposta.
B) Em um ciclo completo, em que o gás sai  do estado K e volta ao mesmoestado, essa
máquina realiza trabalho líquido?
JUSTIFIQUE sua resposta.
C) Tendo-se em vista que se trata de um sistema ideal, é possível converter em trabalho
todo o calor
fornecido a essa máquina?
JUSTIFIQUE sua resposta.
CORREÇÃO
A Termodinâmica. Envolve conhecimento, mas não achei esta tão complicada.
Quanto  ao   item  A,  em qual  estado   (K ou  L)  a   temperatura  é  maior,  podemos
justificar de dois modos bem distintos. Escrevendo a famosa equação de Clapeyron, a
“puta velha”...
.   Dela,   vemos   que,  se o número de mols n permanecer
constante,   o   que   ocorre   quando   o   gás   (neste   caso  considerado idel)   está   preso
(confianado)  na   máquina,   dentro   de   um  cilindro  com   êmbolo,   e  sendo R já é uma
constante, então a Temperatura é proporcional ao produto Pressão x Volume (T 
P.V).  No gráfico,  observamos que  para L os valores da Pressão e do Volume são
maiores do que em K. Veja...
No gráfico, como disse,  em L os valores de P e V são maiores.  Logo, em L a
temperatura é maior.  Outra   maneira   pela   qual   gosto   de   visualizar   é   através   das
Isotermas,   hipérboles,   curvas   que   neste   caso   mostram   pontos   de   temperaturas
constantes.
Note que a isoterma de K é mais baixa que a de L, logo sua temperatura é
menor.
Quanto   ao   item  B,   vou   argumentar   pela  área sob o
gráfico,   conhecimento   fundamental.   Ela  fornece o trabalho.
Durante a expansão, o gás realiza trabalho (positivo), e
durante a compressão trabalho é realizado sobre ele
(negativo).  O chamado  Trabalho Líquido é a diferença entre
estes dois, e é dado pela área dentro do círculo. Como se vê,
o trabalho positivo é maior que o negativo e há portanto, sim,
trabalho líquido.   O   que   significa   que   a   máquina   realmente
cumpriu   seu   papel:   como   num carro,   por  exemplo,   moveu   as
rodas.
Finalmente, em C, um dos enunciados da famosa e filosófica 2a Lei da Termodinâmica,
diz que não existe máquina térmica cujo rendimento seja de 100%. O que quer dizer
que não é possível converter em trabalho todo o calor...
VL > VKVK
PK
PL > PK
TL > TKTK
26. (UFMG/2011) Um pistão - constituído de um cilindro e de um
êmbolo,  que  pode  se  mover   livremente  –  contém  um gás
ideal, como representado na Figura  I. O êmbolo tem massa
de 20 kg e área de 0,20 m2. Nessa situação, o gás está à
temperatura ambiente e ocupa um volume VI. 
Considere   quaisquer   atritos   desprezíveis   e   que   a   pressão
atmosférica é de 101 kPa.
1. Com base nessas informações,  DETERMINE a pressão do
gás dentro do pistão.
2. Em seguida, o pistão é virado de cabeça para baixo, como
mostrado na Figura  II.  Nessa nova situação, a  temperatura
continua igual à do ambiente e o volume ocupado pelo gás é
VII.
Com base nessas informações,  DETERMINE a razão VII /  VI
entre os volumes.
3. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:
Ao passar da situação representada na Figura I  para a mostrada na Figura  II, o gás
dentro do
cilindro cede calor, recebe calor ou não troca calor?
Cede calor.  Recebe calor.  Não troca calor.
JUSTIFIQUE sua resposta.
CORREÇÃO
Questão   de  Termodinâmica,   envolvendo   Gases.   Pistões   com   gases   não   são
novidade: além de fazerem parte dos motores à combustão, povoam a muito as provas da
UFMG. Como se vê tanto na 1ª quanto na 2ª etapas.
O item 1 envolve o Equilíbrio, e a 1ª Lei de Newton (Fres=0), por
sinal  já cobrada nesta prova. Veja as forças que atuam e equilibram o
pistão na figura I.
A Força do Gás, para cima, precisa equilibrar o Peso do Êmbolo
e também a  Força devido à  Pressão Atmosférica, ou seja, devido ao
peso da camada de ar da atmosfera. Talvez haja alguma confusão entre
Pressão e Força por parte de alguns. Escrevendo o Equilíbrio.
Agora,   lembramos   o   conceito   de   Pressão:   a   força   distribuída   em   uma   área:
 . O Peso é uma força, igual ao produto “m.g”, mas os dados da
êmboloP

atmP
f

gásf

http://quantizado.blogspot.com/2010/03/experiencia-de-torricelli.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosf%C3%A9rica
http://www.slideshare.net/capitao_rodrigo/ufmg-2a-etapa-2001-a-2010
http://www.fisicanovestibular.com.br/apostilas/ufmg_1a_97_a_10.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combust%C3%A3o_interna
http://www.youtube.com/watch?v=rPoBGAoFDgs
questão trazem Pressão. No caso do gás e da força devido à pressão atmosférica, temos
que substituir. Assim:
.                       Temos dados, unidades corretas, fazer as
contas...
Como   esperávamos,   o   gás   tem   pressão   maior   que   a   atmosférica,   tanto   que
sustenta a mesma e o êmbolo.
O item 2 é interessante. Ao virar o pistão de ponta a cabeça, a pressão atmosférica
continua sustentando um peso de 20 kg, do êmbolo. Ela é grande!
Neste vídeo, no meu blog, mostro como ela esmaga facilmente um tambor. Olhe lá:
- http://quantizado.blogspot.com/2009/06/pressao-atmosferica.html .
Temos  que   observar  a   configuração   de   forças   na   nova  situação,   para  o  novo
Equilíbrio.
Observe que o  Peso  do êmbolo  continua para  baixo.
Porém, o gás agora pressiona o êmbolo para baixo. E, como o
pistão é aberto embaixo, a  pressão atmosférica empurra para
cima. Muitas pessoas simplesmente não enxergam a pressão
atmosférica atuando para cima. Há uma famosa experiência de
se emborcar  um copo cheio d’água, para mostrar   isto.  Quer
ver?
http://www.youtube.com/watch?
v=hq3FszCVbFE&feature=related .
Novamente, temos os dados, restam as contas...
êmboloP

atmP
f

gásf

http://www.youtube.com/watch?v=hq3FszCVbFE&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=hq3FszCVbFE&feature=related
http://quantizado.blogspot.com/2009/06/pressao-atmosferica.html
Sabemos a pressão na situação  II,  e não terminamos. A pressão diminuiu,  e a
pergunta é sobre a razão entre os volumes final e inicial. Só de virar de cabeça para
baixo, creio intuitivamente a pessoa imagina o volume crescendo. Se não, as fórmulas e
contas mostrarão. Da equação dos gases  ideais,  Clapeyron, a  famosa “puta veia não
rejeita tarado”, temos: PV=nRT. Se o gás está preso, o número de “mols”, n, permanece
constante. Leva à tradicional proporcionalidade nas transformações gasosas. No caso, o
enunciado diz: temperatura constante!
Olhando   o   resultado,   como  a pressão ficou inversamente proporcional ao
volume, se este cresceu a pressão diminuiu. Foi o que ocorreu.
A última pergunta é sobre troca de calor Q, e envolve a 1ª Lei da Termodinâmica.
Matéria que exige grande clareza por parte do aluno. E correção sobre a convenção de
sinais, na Física.
U = Q - , onde:
-  U é a  variação da energia interna de um gás,  vinculada à temperatura (grau de
agitação  das  partículas  que  compõem este  gás).  É  positiva  quando  a   temperatura  e
energia interna aumentam, e vice-versa;
- Q é o calor trocado pelo gás com o ambiente (vizinhança). É positivo quando o gás
ganha calor, e vice-versa;
-    é o  trabalho,  mais chato e menos compreendido pelos estudantes.  Trabalho não
deixa de ser uma troca de energia. Quando um gás é “espremido”, você dá energia a ele.
Ao   contrário,   quando   ele   se   expande,   gasta   sua   energia   interna   para   “aumentar   de
tamanho”.  O  trabalho  é  positivo  quando o  gás  se  expande  e  negativo  quando ele  é
comprimido. 
http://www.youtube.com/watch?v=oP7LjGgCxsI
http://www.youtube.com/watch?v=oP7LjGgCxsI
http://www.brasilescola.com/fisica/a-equacao-clapeyron.htm
Já  ilustrei  um motor  a  combustão,  nesta prova,  ali  atrás.  Sem clareza sobre o
modelo   cinético   de   um   gás   o   aluno   se   complica.   Eis   uma   explicação   on   line:
http://www.youtube.com/watch?v=EtKKpRzB-y0 .
Como a temperatura não muda, temos U = 0  0 = Q -    = Q.
A razão entre os volumes, 1,02, nos mostrou que o gás expandiu um pouco, isto
é, seu volume aumentou: VII > VI   VII  / VI > 1. Nesta expansão, ele  realizou trabalho
(para “aumentar  detamanho”)  positivo.  Logo, ganhou calor   (positivo,  + = +) ao  longo
desta expansão, para poder se expandir sem esfriar, mantendo a temperatura constante.
Recebe calor.
(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 1200 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%
Alternativa correta: c) 33,3%.
1º passo: calcular o trabalho realizado pela diferença de energia total e dissipada.
2º passo: calcular o rendimento pela razão entre o trabalho realizado pela máquina e o 
calor recebido.
(IFG)  As   máquinas   térmicas   são   dispositivos   que   operam   sempre   em   ciclos,   isto   é,
retornam periodicamente às condições iniciais. Uma maneira de estudá-las é por meio de
transformações   que   ocorrem   dentro   destes   ciclos,   representados   por   um   gráfico   do
comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado.
http://www.youtube.com/watch?v=EtKKpRzB-y0
O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema 
gasoso:
Analise as afirmativas.
I. De A para B ocorre uma expansão isobárica.
II. De B para C o trabalho é motor, ou seja, realizado pelo sistema.
III. A variação de energia interna no ciclo ABCDA é positiva.
IV. No ciclo fechado, ABCDA, não há variação de energia interna e o trabalho total é nulo.
Está(ão) correta(s).
a) Apenas a afirmativa I.
b) Apenas as afirmativas I e II.
c) Apenas as afirmativas I e IV.
d) Apenas as afirmativas I, II e III.
e) Apenas as afirmativas I, II e IV.
Alternativa correta: a) Apenas a afirmativa I.
I. CORRETA. A pressão, representada no eixo y, permaneceu constante, caracterizando 
uma transformação isobárica, enquanto que o volume aumentou.
II. ERRADA. Como o volume não varia de B para C, então o trabalho é nulo, já 
que  .
III. ERRADA. A variação de energia interna é nula, pois ao término do ciclo retorna-se às 
condições iniciais.
IV. ERRADA. O trabalho realizado não é nulo, ele pode ser calculado pela área do 
retângulo no gráfico.
(UNAMA)   Um  motor   de   Carnot   cujo   reservatório   à   baixa   temperatura   está   a   7,0   °C
apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente
a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de:
a) 400
b) 280
c) 160
d) 560
Alternativa correta: c) 160.
1º passo: converter a temperatura de Celsius para Kelvin.
2º passo: calcular a temperatura da fonte quente no ciclo de Carnot para o rendimento de 
30%.
3º passo: calcular a temperatura da fonte quente para o rendimento de 50%.
4º passo: calcular a variação de temperatura.
Portanto, a variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos 
seu rendimento para 50%, será de 160 K.
Questão 39
A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos,
ao   permitir   que   fossem   armazenados   e   transportados   por   longos   períodos.  A  figura
apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um
gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa
da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de
expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o
interior e o exterior da geladeira.
Ilustração dos componentes necessários para o funcionamento da geladeira
Disponível em: http://home.howstuffworks.com.
http://home.howstuffworks.com/
Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).
 
Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira,
a) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da
parte interna da geladeira.
b) o calor flui de forma não espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente,
no exterior da geladeira.
c) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira.
d) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for
o seu compartimento interno.
e) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o
que reduz seu consumo de energia.
Resolução
Alternativa B
Quando colocamos em contato dois corpos com temperaturas diferentes, a tendência é
de que o calor transfira-se naturalmente do corpo mais quente para o corpo mais frio.
Porém, para que uma geladeira funcione, deve ocorrer o processo contrário: o calor deve
fluir de seu interior para seu exterior, ou seja, fluir de um local frio para um local quente.
Esse   processo   não   ocorre  de   forma  espontânea.  Na   geladeira,   essa  é   a   função   do
compressor.
Questão 64
Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro
sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a
combustão para que o aparelho  possa  funcionar.  Quando o motor   funciona,  parte  da
energia   convertida   ou   transformada   na   combustão   não   pode   ser   utilizada   para   a
realização de trabalho. Isso quer dizer que há vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De   acordo   com   o   texto,   as   transformações   de   energia   que   ocorrem   durante   o
funcionamento do motor são decorrentes da
a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
Resolução
A resposta correta é a alternativa C.
Em uma máquina térmica, como o motor de combustão interna, é impossível a conversão
integral   de   calor   em   trabalho,   pois,   no   processo   de   conversão   de   energia,   ocorrem
perdas, que podem ser oriundas, por exemplo, do atrito entre as peças do motor por falta
de lubrificação ou de perdas de calor por radiação e convecção para o meio externo.
Observe que as questões analisadas não envolvem cálculos matemáticos. Sendo assim,
é muito importante que o aluno tenha uma boa leitura e capacidade de interpretação de
texto. Para ficar por dentro de curiosidades sobre as máquinas térmicas e dos princípios
da Termodinâmica, confira os textos da seção de Termologia, que traz vários conceitos e
curiosidades sobre o conteúdo.
1. Qual  a  energia   interna  de  1,5  mols  de  um gás  perfeito  na   temperatura  de  20°C?
Conisdere R=8,31 J/mol.K.
Primeiramente deve-se converter a temperatura da escala Celsius para Kelvin:
A partir daí basta aplicar os dados na equação da energia interna:
2. Qual a energia interna de 3m³ de gás ideal sob pressão de 0,5atm?
Neste caso devemos usar a equação da energia interna juntamente com a equação de
Clapeyron, assim:
Trabalho de um gás
1. Quando são colocados 12 moles de um gás em um recipiente com êmbolo que mantém
a pressão igual a da atmosfera, inicialmente ocupando 2m³. Ao empurrar-se o êmbolo, o
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/termologia.htm
volume   ocupado   passa   a   ser   1m³.   Considerando   a   pressão   atmosférica   igual   a
100000N/m², qual é o trabalho realizado sob o gás?
Sabemos que o trabalho de um gás perfeito em uma tranformação isobárica é dado por:
Substituindo os valores na equação:
O sinal negativo no trabalho indica que este é realizado sob o gás e não por ele.
2. Uma transformação é dada pelo gráfico abaixo:
Qual o trabalho realizado por este gás?
O trabalho realizado pelo gás é igual a área sob a curva do gráfico, ou seja a área do
trapézio azul.
Sendo a área do trapézio dado por:
Então, substituindo os valores temos:
Primeira Lei da Termodinâmica
1. O   gráfico   abaixo   ilustrauma   transformação   100   moles   de   gás   ideal   monoatômico
recebem do meio exterior uma quantidade de calor 1800000 J. Dado R=8,31 J/mol.K.
Determine:
a) o trabalho realizado pelo gás;
b) a variação da energia interna do gás;
c) a temperatura do gás no estado A.
a) O trabalho realizado pelo gás é dado pela área do trapézio sob a curva do gráfico, logo:
b) Pela 1ª lei da termodinâmica têm-se que:
Então, substituindo os valores temos:
c) Pela equação de Clapeyron:
Lembrando que:
n = 100 moles
R= 8,31 J/mol.K
E pela leitura do gráfico:
p = 300000 N/m²
V = 1m³
Aplicando na fórmula:
Segunda Lei da Termodinâmica
1. Em uma máquina térmica são fornecidos 3kJ de calor pela fonte quente para o início do
ciclo   e   780J   passam   para   a   fonte   fria.   Qual   o   trabalho   realizado   pela   máquina,   se
considerarmos que toda a energia que não é transformada em calor  passa a realizar
trabalho?
A segunda lei da termodinâmica enuncia que:
Então, substituindo os valores na equação, temos:
2. Qual o rendimento da máquina térmica do exercício anterior?
Sendo o rendimento de uma máquina térmica dado por:
Substituindo os valores na equação:
Ou, em percentual:
Ciclo de Carnot
1. Uma máquina que opera em ciclo de Carnot tem a temperatura de sua fonte quente 
igual a 330°C e fonte fria à 10°C. Qual é o rendimento dessa máquina?
Solução:
Sendo o rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclo de Carnot dado por:
onde:
T1= temperatura da fonte quente;
T2= temperatura da fonte fria.
Mas as temperaturas utilizadas devem estar em escala absoluta, logo, devemos convertê-
las. Assim:
Aplicando estes valores na equação do rendimento, obtemos:
	Conceitos fundamentais da Termodinâmica
	Sistema termodinâmico
	Estado termodinâmico
	Equilíbrio termodinâmico
	Temperatura
	Trabalho termodinâmico
	Leis da Termodinâmica
	Primeira lei da Termodinâmica
	Segunda lei da Termodinâmica
	Terceira lei da Termodinâmica
	Gabarito
	Trabalho de um gás
	Primeira Lei da Termodinâmica
	Segunda Lei da Termodinâmica
	Ciclo de Carnot