Exercícios de vestibulares sobrePrimeiro Princípio da Termodinâmica ou Princípio da Conservação da Energia

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Exercícios de vestibulares sobre
Primeiro Princípio da Termodinâmica ou Princípio da Conservação da Energia
1) (UnB-DF) Uma das atividades importantes realizadas pelos químicos é o estudo de propriedades químicas macroscópicas observadas em substâncias simples e compostas. A constatação de regularidades permite ao químico elaborar teorias para explicar, ao nível microscópico, essas propriedades. O estudo das propriedades macroscópicas dos gases permitiu o desenvolvimento da teoria cinético-molecular, a qual explica, ao nível microscópico, o comportamento dos gases. A respeito dessa teoria, julgue os itens que se seguem.
01. O comportamento dos gases está relacionado ao movimento uniforme e ordenado de suas moléculas.
02. A temperatura de um gás é uma medida da energia cinética de suas moléculas.
03. Os gases ideais não existem, pois são apenas modelos teóricos em que o volume das moléculas e suas interações são considerados desprezíveis.
04. A pressão de um gás dentro de um recipiente está associada às colisões das moléculas do gás com as paredes do recipiente.
2)(UFMS-MS) Para sentirmos o cheiro de alguma substância, é necessário que algumas moléculas dessa substância sejam inaladas. Se um vidro de amônia for aberto no canto (A) de uma sala fechada (sem vento), e se estivermos em um outro canto (B) diametralmente oposto, levará algum tempo para sentirmos o cheiro de amônia (veja a figura). Com relação ao movimento das moléculas de amônia, que saíram do vidro depois de aberto e estão em equilíbrio térmico com o ambiente, é correto afirmar:
(01) A velocidade média das moléculas de amônia é maior que a das moléculas de ar de maior massa molecular que a de amônia.
(02) Se colocarmos um alto-falante ligado no canto (A) e atrás do vidro de amônia, de maneira que as frentes de ondas sonoras propaguem para o ponto (B), a velocidade de deslocamento das moléculas de amônia aumentará, porque o som arrastará essas moléculas para o ponto (B) mais rapidamente.
(04) A velocidade de agitação das moléculas de amônia, que estão no interior da sala, depende da temperatura da sala.
(08) Se houver uma perturbação na pressão em algum ponto no interior da sala, essa perturbação de pressão chegará, simultaneamente, a todos os pontos da sala.
(16) A pressão, no interior da sala, está relacionada com a freqüência e a intensidade das colisões entre as moléculas.
3)(UFC-CE) Um recipiente contém uma mistura de um gás ideal X, cuja massa molar é MX, com um gás ideal Y, cuja massa molar
é MY, a uma dada temperatura T. Considere as afirmações a seguir:
I. A energia cinética média das moléculas dos gases ideais X e Y depende apenas da temperatura absoluta em que se encontram.
II. A velocidade média das moléculas dos gases ideais X e Y depende da temperatura absoluta em que se encontram e da natureza de cada gás.
III. Se MX > MY, a velocidade média das moléculas do gás ideal X é maior que a velocidade média do gás ideal Y.
Assinale a alternativa correta.
a) Apenas I é verdadeira.                   
b) Apenas I e II são verdadeiras.                  
c) Apenas I e III são verdadeiras.
d) Apenas II e III são verdadeiras.     
e) I, II e III são verdadeiras.
4)(UEMS-MS) Assinale a alternativa correta:
a) A primeira lei da termodinâmica diz respeito à dilatação térmica.
b) Na mudança de estado de um gás, sempre há realização de trabalho.
c) Quando um corpo recebe calor, sua temperatura necessariamente se eleva.
d) No vácuo, a única forma de transmissão de calor é por condução.
e) Transformação isotérmica é uma transformação gasosa na qual a pressão (P) e o volume  (V) do gás variam e a temperatura (T) é mantida constante.
5)(UFRN-RN) Cotidianamente são usados recipientes de barro (potes, quartinhas, filtros etc.) para esfriar um pouco a água neles contida.
Considere um sistema constituído por uma quartinha cheia d’água. Parte da água que chega à superfície externa da quartinha, através de seus poros, evapora, retirando calor do barro e da água que o permeia. Isso implica que também a temperatura da água que está em seu interior diminui nesse processo.
Tal processo se explica porque, na água que evapora, são as moléculas de água
a) com menor energia cinética média que escapam do líquido, aumentando, assim, a energia cinética média desse sistema.
b) que, ao escaparem do líquido, aumentam a pressão atmosférica, diminuindo, assim, a pressão no interior da quartinha.
c) com maior energia cinética média que escapam do líquido, diminuindo, assim, a energia cinética média desse sistema.
d) que, ao escaparem do líquido, diminuem a pressão atmosférica, aumentando, assim, a pressão no interior da quartinha.
6)(UFSC-SC) Com relação aos conceitos de calor, temperatura e energia interna, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) Associa-se a existência de calor a qualquer corpo, pois todo corpo possui calor.
(02) Quando as extremidades de uma barra metálica estão a temperaturas diferentes, a extremidade submetida à temperatura maior contém mais calor do que a outra.
(04) Calor é a energia contida em um corpo.
(08) Para se admitir a existência de calor são necessários, pelo menos, dois sistemas.
(16) Duas esferas de mesmo material e de massas diferentes, após ficarem durante muito tempo em um forno a 160 °C, são retiradas deste e imediatamente colocadas em contato. Logo em seguida, pode-se afirmar, o calor contido na esfera de maior massa passa para a de menor massa.
(32) Se colocarmos um termômetro, em um dia em que a temperatura está a 25 °C, em água a uma temperatura mais elevada, a energia interna do termômetro aumentará.
7)(UFU-MG) Dois gases ideais monoatômicos 1 e 2, com o mesmo número de mols, são, independentemente, submetidos a processos de aquecimento, sofrendo a mesma variação de temperatura. No caso do gás 1, seu volume permaneceu constante ao longo do processo; no caso do gás 2, sua pressão não variou. Considerando que Q1, W1 e ΔU1 são, respectivamente, o calor recebido, o trabalho realizado e a variação da energia interna do gás 1; e Q2, W2 e ΔU2, são as mesmas grandezas para o gás 2, é correto afirmar que
a) ΔU1 = ΔU2; Q1 < Q2.              
b) ΔU1 = ΔU2; Q1 > Q2.         
c) ΔU1 > ΔU2; Q1 = Q2.         
d) ΔU1 < ΔU2; Q1 = Q2.
8)(UFU-MG) Um gás bastante rarefeito está contido num balão de volume variável e é feito de um material que permite trocas de calor com o meio externo (paredes diatérmicas). Esse gás sofre uma transição, passando de sua configuração (inicial) 1 para uma segunda configuração (final) 2, conforme o diagrama pxV apresentado a seguir.
Dado que não ocorre nenhuma reação química entre as moléculas que compõem o gás, nessa transição de 1 para 2 podemos afirmar que:
a) O meio externo realizou um trabalho sobre o gás, e a temperatura do gás aumentou.
b) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pxV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás diminuiu.
c) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pxV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás aumentou.
d) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pxV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás diminuiu no mesmo valor do trabalho realizado.
9)(UNESP-SP) Um recipiente contendo certo gás tem seu volume aumentado graças ao trabalho de 1664 J realizado pelo gás.
Neste processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1 mol desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8T, onde a temperatura T é medida em kelvin e a energia U em joule. Pode-se afirmar que nessa transformação a variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvin, foi de:
a) 50
b) -60
c) -80
d) 100
e) 90
10)(UNESP-SP) Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mols de O‚ e recebe 581J de calor. O gás sofre uma expansão isobárica
na qual seu volume aumentou de 1,66 ℓ, a uma pressãoconstante de 105 N/m2. Considerando que nessas condições o gás se comporta como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol.K e calcule
a) a variação de energia interna do gás.
b) a variação de temperatura do gás.
11)(UNESP-SP) Um mol de gás monoatômico, classificado como ideal, inicialmente à temperatura de 60 °C, sofre uma expansão adiabática, com realização de trabalho de 249 J. Se o valor da constante dos gases R é 8,3 J/(mol K) e a energia interna de um mol desse gás é (3/2)RT, calcule o valor da temperatura ao final da expansão.
12)(UNESP-SP) Um gás ideal é submetido às transformações A B, BC, CD e DA, indicadas no diagrama PxV apresentado na figura.
Com base nesse gráfico, analise as afirmações.
I. Durante a transformação AB, a energia interna se mantém inalterada.
II. A temperatura na transformação CD é menor do que a temperatura na transformação AB.
III. Na transformação DA, a variação de energia interna é igual ao calor absorvido pelo gás.
Dessas três afirmações, estão corretas:
a) I e II, apenas         
b) III, apenas         
c) I e III, apenas          
d) II e III, apenas         
e) I, II e III
Gabarito 
1) 01. Falsa  —  O postulado básico da teoria cinética dos gases é que as direções e as intensidades das velocidades das moléculas estão distribuídas ao acaso, ou seja, são diferentes para cada molécula do gás.
02. Verdadeira.
03- Verdadeira.
04. Verdadeira.
2) (01) Verdadeira. Como estão em equilíbrio térmico com o ambiente, possuem a mesma temperatura, consequentemente suas moléculas terão a mesma energia cinética média=>  mam.(Vam)2/2= mar.(Var)2/2  
 Observe na expressão anterior que, para que a igualdade se mantenha, quanto maior a massa das moléculas, menor será sua velocidade.
(02) Falsa. O som transporta energia, não transporta matéria.
 (04) Verdadeira.   Quanto maior a temperatura, maior a velocidade de agitação das moléculas de amônia.
(08) Falsa. A perturbação de pressão corresponde a uma onda, cuja velocidade de propagação depende do meio.
(16) Verdadeira.
Soma: (01 + 04 + 16) = 21
3) Alternativa B
4) Alternativa E
5) Alternativa C. Quanto maior a velocidade de agitação das moléculas, elas escaparão com maior facilidade.
6) 01. Falsa.   Calor é energia que é transferida de um corpo para outro devido à diferença de temperatura entre eles e é transferida sempre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Portanto não é energia armazenada.
02. Falsa 
04. Falsa  
08. Correta  
16. Falsa  
32. Verdadeira.  Como a temperatura do termômetro aumenta sua energia interna também aumentará.
Soma: (08 + 32) = 40
7) Alternativa A.
 Mesma variação de temperatura (ΔT) ,  mesma variação de energia interna (ΔU) => ΔU1= ΔU2= ΔU 
Isovolumétrica =>  ΔU1=Q1= ΔU  
Isobárica=>  ΔU2=Q2 – τ =>  ΔU=Q2 – τ => Q1=Q2 – τ  =>
=>  Q2 – Q1=τ  => Q2>Q1  
8) Alternativa C
9) Alternativa C
Variação de energia interna 
 ΔU=  – =20,8 – 20,8 =>  ΔU=20,8 ΔT =>  ΔU=Q – τ 
  Adiabática Q=0 (não houve trocas de calor) 
   ΔU=0 – τ  => ΔU= -τ  =>  20,8 ΔT= -1.664  => ΔT= – 80K  
10) 
11) Adiabática  
  Q=0  =>  ΔU=Q – τ  => ΔU=-τ  
 τ + ΔU=0 => 249 + (3/2)RΔT=0 =>  249 + (3/2).8,3.(T – To)=0  =>
=> 249 + (3/2).8,3.(T – 333)=0=>  249 + 12,45.(T – 333)=0 =>
=>  (T -333)=-249/12,45 =>  T=333 – 20 =>  T=313K= 40°C
12)