Exercícios de vestibulares com gabarito comentada sobreTrabalho de um gás Transformação cíclica

Prévia do material em texto

Exercícios de vestibulares com gabarito comentada sobre
Trabalho de um gás – Transformação cíclica
1) (Uneb-BA) Um gás ideal sofre uma expansão isobárica, variando seu volume de 2 m3até 5 m3. Se o trabalho realizado sobre o gás foi de 30J, a pressão mantida durante a expansão, em N/m2, foi de:
a) 10
b) 12
c) 14
d) 16
e) 18
2) (UFRRJ-RJ) Certa massa gasosa, contida num reservatório, sofre uma transformação termodinâmica no trecho AB. O gráfico mostra o comportamento da pressão P, em função do volume V.
O módulo do trabalho realizado pelo gás, na transformação do trecho AB, é de:
a) 400J.                     
b) 800J.                                
c) 40kJ.                             
d) 80kJ.   
e) 600 kJ.      
                
3) (Uenf-RJ) Um gás perfeito sofre uma transformação que pode ser representada no diagrama abaixo.
Calcule:
a) a relação entre as temperaturas nos estados A e C.
b) o trabalho realizado pelo gás na transformação ABC.
5) (FUVEST-SP) A figura mostra o corte transversal de um cilindro de eixo vertical com base de área igual a 500cm2 , vedado em sua parte superior por um êmbolo de massa m que pode deslizar sem atrito.
O cilindro contém 0,50 mol de gás que se comporta como ideal. O sistema está em equilíbrio a uma temperatura de 300K e a altura h, indicada na figura, vale 20cm. Adote para a constante dos gases o valor R = 8,0 J/mol, para a aceleração da gravidade o valor10m/s2 e para a pressão atmosférica local o valor 1,00 x N/. Determine:
a) A massa do êmbolo em kg.
b) Determine o trabalho W realizado pelo gás quando sua temperatura é elevada lentamente até 420K.
6)(UFPE-PE) Um cilindro de 20 de seção reta contém um gás ideal comprimido em seu interior por um pistão móvel, de massa desprezível e sem atrito. O pistão repousa a uma altura ho = 1,0 m. A base do cilindro está em contato com um forno, de forma que a temperatura do gás permanece constante.
Bolinhas de chumbo são lentamente depositadas sobre o pistão até que o mesmo atinja a altura h = 80 cm. Determine a massa de chumbo, em kg, que foi depositado sobre o pistão. Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm=N/ e g=10m/.
7) (CFT-MG) O diagrama P × V da figura refere-se a um gás ideal, passando por uma transformação cíclica.
O ponto em que a temperatura se apresenta mais alta corresponde a __________; e o trabalho realizado pelo gás, no processo AB, é __________ joules.
A opção que completa, corretamente, as lacunas é:
a) B; 0,50
b) B; 1,0
c) D; 0,50
d) D; 1,0
8) (UEL-PR) Uma dada massa de gás perfeito realiza uma transformação cíclica, como está representada no gráfico pV a seguir. O trabalho realizado pelo gás ao descrever o ciclo ABCA, em joules, vale:
a) 3,0·.                   
b) 4,0·.                      
c) 6,0·.                       
d) 8,0·.                     
e) 9,0·.
9) (UECE-CE) 
No diagrama P-V a seguir, quatro processos termodinâmicos cíclicos executados por um gás, com seus respectivos estados iniciais, estão representados. O processo no qual o trabalho resultante, realizado pelo gás é menor é o
a) I.
b) J.
c) K.
d) L.
10) (UFPE-PE) Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 cm de aresta, contém gás ideal à temperatura de 300
K e à pressão de 1 atm. Qual a variação da força que atua em uma das paredes da caixa, em N, após o sistema ser aquecido para 330 K e estar em equilíbrio térmico? Despreze a dilatação térmica do metal.
Gabarito
1)  τ=P.ΔV  => 30=p(5 – 2)  => p=10N/( 10Pa) Alternativa A
2) Trata-se de uma transformação de calor (gerado pela queima do combustível) em trabalho (movimentação do veículo). Alternativa A
3)O trabalho no trecho AB é numericamente igual à área do trapézio, hachurada na figura,  e de valor:
τ = A = => 
τ =   => τ = 400. J = 40kJ
4) ) De A para B  isovolumétrica
 => => = (I)
  
 De B para C   isobárica 
 => =>   = (II)  
 Comparando I com II  =>TA=TC ou TA/TC=1
b) Trabalho pela área  => =0  
=p.(VC – VB)=2(5 – 2) =>  = 6J  
 = 0 + 6 =>  = 6J
5) a) V=A.h=500.20= => V=.=> =>V=   
p+ V=nRT 
+ = 0,5.8.300  =>1000 + 2m=1200=> -1000+1200= 2m=>
 m = 200/2 => m= 100 kg =m = kg 
b) isobárica  => Vo/To=V/T  => A0,2/300=S.h/420  => h=0,28m  =>   τ=p.ΔV=1,0.5..(0,28 – 0,20) => τ =400J
6)Antes :  PA=Patm=1atm=N/=>
  VA=S.h=20.10-4.1 
 VA=2.  
 Depois :Pd=Patm + P=P +   —  Vd=S.h  —  Vd=20.10-4..0,8  —  Vd=1,6. =>  isotérmica => PaVa=Pd.Vd  => .2.=(P + .1,6.=>  P=25.N/=>  na situação depois, a pressão com que o êmbolo comprime o gás vale =>  pressão=força/área=peso/área =>  25.=peso/20.  
peso=50N =>  peso=m.g =>  50=m.10  => m=5,0kg
7)A temperatura mais alta corresponde ao ponto cuja isoterma se encontra mais afastada dos
eixos (ponto B) conforme a figura e o trabalho é positivo (sentido horário) e de valor  => τ=(4.– 1,5.).(4.– 2.)=2,5..2. =>
  τ = +5. J. Alternativa A
8) τ = A =b.h/2=(6.-2.).(3.– 1.)/2  => τ=4,0.J  
Alternativa B
9)Em toda transformação cíclica o trabalho realizado é numericamente igual à área interna do ciclo .Observe na figura que a menor área é a do ciclo K (menor que quatro quadrículos)   Alternativa C
 10)Volume da caixa V=ℓ3=(4.)3  =>V=64. 
 área de cada parede  S=ℓ2=(4.)2 =>  S=16.  
 a 300K  pressão nas paredes  => P=1atm=N/ 
P=F1/S  => =F1 /16. =>  F1=160N  => a 330K  
 Cálculo da pressão no final desta transformação que é isovolumétrica    Po/To=P/T =>  300=P/330  => P=1,1.N/=>P=F2/S =>  1,1.=F2/16. =>F2=176N  ΔF=F2 – F1=176 – 160  =>  ΔF=16N