Prova de Termodinâmica I

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1.Considere uma barra de metal submetida a uma dada variação de temperatura de 10 K, 
de modo que ao fim do processo, o comprimento final da barra é 10% maior que aquele 
inicial L_0. A teoria termodinâmica dá suporte à dilatação ou à contração térmica dos 
corpos após calcular o coeficiente de dilatação linear. Sobre a teoria termodinâmica, que 
dá suporte ao estudo da dilatação e contração dos corpos, analise as sentenças a seguir: 
 
I- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 0.11 K^(-1). 
II- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 1.10 K^(-1). 
III- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de dilatação térmica. 
IV- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de contração térmica. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) As sentenças II e IV estão corretas. 
 b) As sentenças I e IV estão corretas. 
 c) As sentenças II e III estão corretas. 
 d) As sentenças I e III estão corretas. 
 
2. As escalas termométricas são os instrumentos com os quais somos capazes de 
realizar medições sobre a temperatura dos corpos. Elas têm uma importância 
contundente no desenvolvimento da termodinâmica, pois estabelecem as bases sobre 
as quais toda a teoria foi, posteriormente, construída. Sobre a termometria, analise as 
sentenças a seguir: 
 
I- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius, 
percebemos que estas apresentam uma razão constante de cinco nonos, deslocadas 
entre si em 273.15 pontos de graduação. 
II- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Fahrenheit, 
percebemos que estas apresentam uma razão constante de cinco nonos, deslocadas 
entre si em 255.37 pontos de graduação. 
III- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius, 
percebemos que a segunda contém o conceito de zero absoluto, a temperatura 
T_C=0° C, abaixo da qual nenhum valor pode ser, alcançado, por motivos teóricos. 
IV- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Fahrenheit e 
Celsius, percebemos que estas apresentam uma razão constante de nove quintos, 
deslocadas entre si em 32 pontos de graduação. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) As sentenças II e III estão corretas. 
 b) As sentenças I e IV estão corretas. 
 c) As sentenças II e IV estão corretas. 
 d) As sentenças I e III estão corretas. 
 
3. A termodinâmica é o termo da física que lida com as alterações de temperatura dos 
corpos e suas consequências energéticas. Sobre os conceitos de temperatura e calor, 
classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A temperatura é a medida da energia cinética média das moléculas em um gás. 
( ) O calor é um fluido que se transfere de um corpo para outro, sempre que há uma 
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diferença de temperatura entre ambos. 
( ) A lei zero da termodinâmica trata do equilíbrio térmico entre corpos e da 
transferência de energia térmica em forma de calor dos corpos a temperaturas mais 
altas para aqueles a temperaturas mais baixas. 
( ) Termômetros são equipamentos de medição de temperatura cujas escalas 
dependem em marcos termodinâmicos com o intuito de eximir a medida dos efeitos 
subjetivos da observação sensorial humana. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) V - F - V - V. 
 b) V - V - F - V. 
 c) F - F - V - F. 
 d) F - V - F - V. 
 
4. As diferentes escalas termométricas baseiam-se, em última instância, nos mesmos 
pontos fenomenológicos, no diagrama Pressão versus Temperatura para estabelecer 
intervalos constantes de medição. Suponha que você considere, para uma escala que 
chamaremos B, uma variação de 100 pontos entre a ebulição, a 0 °B, e a fusão a 100 
°B da água. Já outra escala, que chamaremos de A, apresenta uma variação de 150 
pontos entre os mesmos eventos termodinâmicos, porém 50 °A e 122 °B, 
respectivamente. Sobre os conceitos termodinâmicos relacionados às escalas 
termométricas, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) Se ambas as escalas apresentassem intervalos iguais entre seus pontos de fusão 
e ebulição, elas se diferenciariam apenas por um valor constante, associado à 
diferença numérica entre respectivos pontos, nas diferentes escalas. 
( ) Para criarmos uma relação matemática entre essas duas escalas, podemos 
igualar as razões entre os pontos inicial e final das temperaturas em cada escala, algo 
como B_1/B_2 = A_1/A_2 , uma vez que cada valor 1 e 2, nas diferentes escalas, faz 
referência ao mesmo fenômeno físico. 
( ) Por se tratarem de descrições dos mesmos pontos termodinâmicos, as escalas 
não sofrem interferência e, dessa forma, apresentam o mesmo intervalo. Uma relação 
matemática relacionando as duas equações só é necessária quando distintos 
fenômenos físicos são escolhidos para estabelecer cada uma delas. 
( ) A correta relação entre as escalas citadas é dada pela expressão: B=-0.7+1.38 A. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) F - V - F - V. 
 b) V - V - F - V. 
 c) F - F - V - F. 
 d) V - F - F - F. 
 
5. Os fenômenos termodinâmicos estão presentes em todos os momentos de nossa vida, 
sendo importante conhecê-los para entendimento do mundo em que vivemos. Uma 
colher metálica deixada em contato com o alimento, ao fogo, aquecerá mais, devido 
ao gradiente de temperatura entre a fonte térmica e sua temperatura ambiente inicial, 
do que uma colher de madeira, submetida à mesma situação. Uma casa, aquecida por 
uma lareira numa noite fria de inverno, manterá um clima mais ameno, graças 
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também ao gradiente de temperatura estabelecido entre os lados de dentro e de fora 
do recinto. Sobre o conceito de equilíbrio térmico e a lei zero da termodinâmica, 
analise as sentenças a seguir: 
 
I- Quando dois corpos em contato se encontram a diferentes temperaturas, calor 
fluirá do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais 
baixa, por meio do choque entre as moléculas constituintes de ambos os corpos, até 
que a energia cinética média das moléculas em ambos os corpos se iguale. A esse 
processo damos o nome de equilíbrio térmico. 
II- Sempre que dois corpos entram em contato, eles invariavelmente começam a 
transferir energia cinética, até o momento em que os calores em cada um deles se 
equilibram. A esse fenômeno damos o nome de equilíbrio térmico. 
III- Um termômetro tem a função de calcular o fluxo de calor proveniente de um 
corpo A, em contato com um corpo B, ele faz isso ao mensurar a energia cinética 
média das partículas em cada corpo, identificando qualquer desequilíbrio. 
IV- A função dos termômetros é aquela de quantificar a temperatura de um corpo ou 
fluido, entretanto essa ação é comumente realizada de forma indireta. Um 
termômetro de mercúrio, por exemplo, mede a temperatura de um corpo a partir da 
dilatação térmica que a troca de calor entre o objeto cuja temperatura se deseja medir 
e o instrumento, durante os instantes de contato. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) Somente a sentença II está correta. 
 b) As sentenças II, III e IV estão corretas. 
 c) Somente a sentença I está correta. 
 d) As sentençasI e IV estão corretas. 
 
6. A termodinâmica é a área da física que lida com os fenômenos térmicos, ela descreve 
os processos pelos quais um sistema é submetido quando sofre alterações de pressão, 
volume e temperatura. Sobre a teoria termodinâmica, analise as sentenças a seguir: 
 
I- A temperatura de um corpo guarda uma relação muito próxima com a agitação 
térmica das moléculas que o compõem e apesar de termos uma noção intuitiva do 
conceito de temperatura, em recorrentes oportunidades podemos nos tornar reféns de 
nossas percepções sensoriais, o que impôs a necessidade do estabelecimento de 
técnicas apuradas de medição. 
II- A energia térmica é o conceito termodinâmico que descreve o fluxo de calor entre 
um corpo a temperatura mais baixa e um corpo a temperatura mais elevada. 
III- A lei zero da termodinâmica define o conceito de equilíbrio térmico entre corpos. 
Ela postula que sistemas formados por corpos em contato tendem a atingir uma 
temperatura comum, estabelecida primordialmente por propriedades termodinâmicas 
de ambos os corpos, 
IV- A pressão de um gás contido em um determinado recipiente é inversamente 
proporcional à temperatura a que ele é submetido. Isso significa que significa que 
quanto menor a temperatura de um gás, maior será a agitação de suas moléculas. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) As sentenças I e III estão corretas. 
 b) Somente a sentença I está correta. 
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 c) As sentenças II e IV estão corretas. 
 d) Somente a sentença IV está correta. 
 
7. A dilatação térmica nos sólidos e líquidos é um fenômeno termodinâmico que 
decorre da absorção de calor por uma determinada quantidade de matéria. Sua 
quantificação depende não apenas da variação térmica a que são submetidos, mas 
também da massa do material envolvido e da sua eficiência ao distribuir tal variação 
de temperatura ao longo das dimensões consideradas. Entretanto, essa não é uma 
descrição absolutamente intransigente e alguns fluidos, por exemplo, podem 
apresentar comportamentos que destoam em determinados intervalos de temperatura. 
A água é um bom exemplo dessa dissonância e apresenta um comportamento 
anômalo a baixas temperaturas. Sobre a dilatação anômala da água escolha, assinale 
a alternativa CORRETA: 
 a) De 0 ºC a 4 ºC a água passa por um processo de absorção de calor que causa uma 
redução em seu volume, culminando em um máximo sua curva de densidade a 0 
ºC. Esse processo é conhecido como o comportamento anômalo da água, uma vez 
que, diferente da maioria dos fluidos, sua configuração molecular é tal a essa 
temperatura crucial que o volume ocupado por uma determinada massa m 
constante de água encontra um ponto de mínimo global, no diagrama V versus T. 
É devido a esse fenômeno que lagos congelados são capazes de manter sua fauna 
durante os rigorosos invernos nas regiões de alta latitude. 
 b) De 0 ºC a 4 ºC a água passa por um processo de absorção de calor que causa uma 
aumento em seu volume, culminando em um máximo sua curva de densidade a 4 
ºC. Esse processo é conhecido como o comportamento anômalo da água, uma vez 
que, diferente da maioria dos fluidos, sua configuração molecular é tal a essa 
temperatura crucial que o volume ocupado por uma determinada massa m 
constante de água encontra um ponto de mínimo global, no diagrama V versus T. 
É devido a esse fenômeno que lagos congelados são capazes de manter sua fauna 
durante os rigorosos invernos nas regiões de alta latitude. 
 c) De 0 ºC a 4 ºC, a água passa por um processo de absorção de calor que causa 
uma redução em seu volume, culminando em um mínimo sua curva de densidade 
a 4 ºC. Esse processo é conhecido como o comportamento anômalo da água, uma 
vez que, diferente da maioria dos fluidos, sua configuração molecular é tal a essa 
temperatura crucial que o volume ocupado por uma determinada massa m 
constante de água encontra um ponto de mínimo global, no diagrama V versus T. 
É devido a esse fenômeno que lagos congelados são capazes de manter sua fauna 
durante os rigorosos invernos nas regiões de alta latitude. 
 d) De 0 ºC a 4 ºC a água passa por um processo de absorção de calor que causa uma 
redução em seu volume, culminando em um máximo sua curva de densidade a 4 
ºC. Esse processo é conhecido como o comportamento anômalo da água, uma vez 
que, diferente da maioria dos fluidos, sua configuração molecular é tal a essa 
temperatura crucial que o volume ocupado por uma determinada massa m 
constante de água encontra um ponto de mínimo global, no diagrama V versus T. 
É devido a esse fenômeno que lagos congelados são capazes de manter sua fauna 
durante os rigorosos invernos nas regiões de alta latitude. 
 
8. Considere um cilindro de volume inicial V_0, submetido a uma fonte de calor. A 
base do cilindro não sofre nenhuma dilatação, mantendo sua área A_0, entretanto sua 
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altura h é livre para corresponder aos efeitos esperados pela dilatação. Sobre as 
informações disponibilizadas e a teoria que dá suporte à teoria da dilatação dos 
corpos, assinale a alternativa CORRETA que apresenta como a altura h do cilindro 
varia com a temperatura: 
 
 a) h(T)= h_0 (1+2 alpha Delta T). 
 b) h(T)= h_0 (1+alpha Delta T). 
 c) h(T)= h_0 (1+e^alpha Delta T ). 
 d) h(T)= h_0 (1+3 alpha Delta T). 
 
9. Imagine que desejamos homenagear Ludwig Eduard Boltzmann (1844-1906), 
famoso cientista austríaco que contribuiu para o entendimento da termodinâmica 
com seus estudos sobre condutividade térmica e que podemos então estabelecer aqui 
uma escala termométrica que leve o nome do pesquisador. Supondo que nessa nova 
escala a água funde a 50 °B e evapora a 100 °B, estabeleça uma relação entre a 
escala Boltzmann (°B) e as escalas Celsius (°C) e Kelvin (K). Sobre o exposto, 
classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) T_B=2T_C+50. 
( ) T_B=(1/2) T_C+50. 
( ) T_B=(5/10)(T_K-173.15). 
( ) T_B=(10/5)(T_K+173.15). 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) F - V - F - V. 
 b) F - V - V - F. 
 c) V - F - F - F. 
 d) V - F - V - F. 
 
10. A questão sobre quais seriam os limites superior e inferior para a temperatura de um 
corpo foi suscitada ainda nos primórdios dos estudos termodinâmicos e descobriu-se 
que, embora os limites superiores sejam apenas técnicos, há um limite inferior para o 
quanto podemos resfriar um corpo, imposto pela teoria clássica da termodinâmica. 
Considere a relação de proporcionalidade entre pressão e temperatura, dada por 
P=P_0+KT e apresentada na figura a seguir. Tomando a curva de número 1 como 
exemplo e supondo que ela faz referência a um mol de um gás que ocupa um volume 
igual à 1 m^3, determine o valor de K_1: 
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 a) K_1=3.31 Pa/K. 
 b) K_1=8.31 Pa/K. 
 c) K_1=5.00 Pa/K. 
 d) K_1=4.31 Pa/K.