Exercício Termodinâmica -1

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UNIDADE BELÉM
CURSO DE ENGENHARIA
PERÍODO LETIVO 2018.1
EXERCÍCIO SOBRE TERMODINÂMICA
01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande - realizando um trabalho de 150 joules – e sua energia interna aumenta.
a) Considerando 1 cal = 4J, calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.
02. (Unesp 1999) Certa quantidade de um gás é mantida sob pressão constante dentro de um cilindro com o auxílio de um êmbolo pesado, que pode deslizar livremente. O peso do êmbolo mais o peso da coluna de ar acima dele é de 400 N. Uma quantidade de 28 J de calor é, então, transferida lentamente para o gás.Neste processo, o êmbolo se eleva de 0,02 m e a temperatura do gás aumenta de 20 °C. Nestas condições, determine:
a) o trabalho realizado pelo gás;
b) o calor específico do gás no processo, sabendo-se que sua massa é 0,5 g.
03. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho δ=70J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás:
a) aumentou 170 J;				d) diminuiu 70 J;
b) aumentou 100 J;				e) diminuiu 30 J.
c) aumentou 30 J;
04. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão isotérmica?
a) 80J;						d) - 40J;
b) 40J;						e) - 80J.
c) Zero;
05. Um cilindro de parede lateral adiabática tem sua base em contato com uma fonte térmica e é fechado por um êmbolo adiabático pesando 100N. O êmbolo pode deslizar sem atrito ao longo do cilindro, no interior do qual existe uma certa quantidade de gás ideal. O gás absorve uma quantidade de calor de 40J da fonte térmica e se expande lentamente, fazendo o êmbolo subir até atingir uma distância de 10cm acima da sua posição original.
Nesse processo, a energia interna do gás:
a) diminui 50 J;				d) aumenta 30 J;
b) diminui 30 J;				e) aumenta 50 J.
c) não se modifica;
06. Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica,
a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão;
b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior;
c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior;
d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da energia interna do gás;
e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna do gás.
07.A primeira lei da termodinâmica diz respeito à:
a) dilatação térmica;
b) conservação da massa;
c) conservação da quantidade de movimento;
d) conservação da energia;
e) irreversibilidade do tempo.
08. A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que o aumento da energia interna de um sistema é dado por ∆U= ∆Q-δ, no qual ∆Q é o calor recebido pelo sistema e δ é o trabalho que esse sistema realiza.
Se um gás real sofre uma compressão adiabática, então,
a) ∆Q = ∆U;			d) ∆Q = 0;
b) ∆Q = δ;			e) ∆U = 0.
c) δ = 0;
09. 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.
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.
10. 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.
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.
11. 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 os seguintes cuidados operacionais, assinale verdadeiro ou falso:
( ) Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que ocorra circulação do ar frio para baixo e a do ar quente para cima; 
( ) Manter as paredes do congelador com camadas bem espessas de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador; 
( ) Limpar o radiados (grade) periodicamente, para que a gordura e a poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente;
12. Uma máquina de carnot é operada entre duas fontes, cujas temperaturas são, respectivamentes, 100ºC e 0ºC. Admitindo-se a máquina receba fonte quente uma quantidade de calor igual 1000 cal por ciclo, pede-se:
a) O rendimento térmico da máquina;
b) A quantidade de calor rejeitada para a fonte fria.
13. De acordo com a teoria da Termodinâmica, assinale verdadeiro ou falso:
( ) O calor só pode fluir de um corpo a outro de menor temperatura;
( ) O princípio da conservação da energia é válido para qualquer sistema físico isolado;
( ) Uma máquina térmica transforma integralmente calor em trabalho;
( ) A variação da entropia corresponde à variação da energia útil do sistema;
( ) Todos os processos naturais irreversíveis acarretam aumento na indisponibilidade de energia.
14. A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kJ de calor da sua fonte quente e descarrega 36 kJ de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina pode ter é de:
a) 20%;					d) 80%;
b) 25%;					e) 100%.
c) 75%;
15. Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas: uma quente em temperatura de 227°C e uma fria em temperatura -73°C. O rendimento desta máquina, em percentual, é de:
a) 10%;					d) 50%;
b) 25%;					e) 60%.
c) 35%;
16. O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q2 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                  				d) 1200                                          
b) 400      					e) 1500                        
c) 525                                
17. O reator utilizado na usina nuclear de Angra dos Reis – Angra II – é do tipo PWR (Pressurized Water Reactor).
O reator utilizado na Usina Nuclear de Angra dos Reis – Angra II – é do tipo PWR (Pressurized Water Reactor). O sistema PWR é constituído de três circuitos: o primário, o secundário e o de água de refrigeração. No primeiro, a água é forçada a passar pelo núcleo do reator a pressões elevadas, 135 atm, e à temperatura de 320oC. Devido à alta pressão, a água não entra em ebulição e, ao sairdo núcleo do reator, passa por um segundo estágio, constituído por um sistema de troca de calor, onde se produz vapor de água que vai acionar a turbina que transfere movimento ao gerador de eletricidade. Na figura estão indicados os vários circuitos do sistema PWR.
Considerando as trocas de calor que ocorrem em uma usina nuclear como Angra II, é correto afirmar:
a) O calor removido do núcleo do reator é utilizado integralmente para produzir trabalho na turbina.
b) O calor do sistema de refrigeração é transferido ao núcleo do reator através do trabalho realizado pela turbina.
c) Todo o calor fornecido pelo núcleo do reator é transformado em trabalho na turbina e, por isso, o reator nuclear tem eficiência total.
d) O calor do sistema de refrigeração é transferido na forma de calor ao núcleo do reator e na forma de trabalho à turbina.
e) Uma parte do calor fornecido pelo núcleo do reator realiza trabalho na turbina, e outra parte é cedida ao sistema de refrigeração.
18. Sobre o estudo da termologia, analise as afirmativas:
I. A temperatura é a medida do calor de um corpo.
II. A eficiência de uma máquina térmica que trabalha segundo o ciclo de Carnot independe da energia interna da substância de operação.
III. Um gás ideal em expansão adiabática diminui sua energia interna.
IV. O aumento da temperatura de um gás ideal só é possível se houver um fluxo de calor para o seu interior.
Estão corretas as afirmativas:
a) I, II e IV, apenas         
b) II e IV, apenas          
c) III e IV, apenas           
d) II e III, apenas              
e) I, II, III e IV
19. A respeito do que faz um refrigerador, pode-se dizer que:
a) Produz frio.                    
b) Anula o calor.                    
c) Converte calor em frio.                   
d) Remove calor de uma região e o transfere a outra.
e) Nenhuma das alternativas anteriores.
20. A cada ciclo de funcionamento, o motor de um certo automóvel retira 40 kJ do compartimento da fonte quente, onde se dá a queima do combustível, e realiza 10 kJ de trabalho. Sabendo que parte do calor retirado da fonte quente é dispensado para o ambiente (fonte fria) a uma temperatura de 27 ºC, qual seria a temperatura no compartimento da fonte quente se esse motor operasse segundo o ciclo de Carnot?
Dado: considere que as temperaturas em graus centígrados, TC, e Kelvin, TK, se relacionam através da expressão TC = TK − 273.
a) 127 ºC                				d) 277 ºC                                                 
b) 177 ºC     					e) 377 ºC                               
c) 227 ºC                           
21. 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 significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a:
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.