Grátis: Um refrigerador que opera sob o ciclo de Carnot tem potência de 200 W e devolve 1400 J de calor ao exterior a cada segundo. Em um dia de verão, e... – Questões Respondidas

Termodinâmica

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Um refrigerador que opera sob o ciclo de Carnot tem potência de 200 W e devolve 1400 J de calor ao exterior a cada segundo. Em um dia de verão, em que a temperatura ambiente é de 27 C,° a mínima temperatura que se pode obter no interior do refri- gerador é de: a) -20°C b) -16 °C c) -10°C d) 0 °C e) 2°C

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Ed

há 2 anos

Para resolver esse problema, precisamos utilizar a eficiência do ciclo de Carnot, que é dada por: Eficiência = 1 - (Temperatura da fonte fria / Temperatura da fonte quente) Sabemos que a potência do refrigerador é de 200 W e que ele devolve 1400 J de calor ao exterior a cada segundo. Portanto, a quantidade de calor que ele retira do interior do refrigerador é de: Q = P x t = 200 x 1 = 200 J A temperatura da fonte quente é a temperatura ambiente, que é de 27°C, ou seja, 300 K. Precisamos encontrar a temperatura da fonte fria para calcular a eficiência do ciclo de Carnot. Q = (1 - Eficiência) x Qfria 200 = (1 - Eficiência) x Qfria Qfria = 200 / (1 - Eficiência) Eficiência = 1 - (Tfria / 300) Substituindo a segunda equação na terceira, temos: Qfria = 200 / (1 - 1 + Tfria / 300) Qfria = 200 / (Tfria / 300) Tfria = 200 / (Qfria / 300) Substituindo Qfria por 1400 J, temos: Tfria = 200 / (1400 / 300) Tfria = 42,86 K Convertendo para graus Celsius, temos: Tfria = -230,29°C Portanto, a alternativa correta é a letra A) -20°C.

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Considerando que todo calor recebido pela fonte fria fosse destinado para a fusão de gelo inicialmente à temperatura de 0 °C, qual seria a quantidade máxima de massa, em gramas por segundo, que poderia ser envolvida nesse processo? Dados: Calor específico da água: 1 cal/g.°C Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g 0 °C = 273 K

a) 750
b) 625
c) 500
d) 350
e) 250

A segunda lei da Termodinâmica afirma, em sucin- tas palavras, que não há a possibilidade de conver- ter integralmente calor em trabalho. Esquematica- mente, a figura abaixo revela como funciona uma máquina térmica. Considerando-se que o trabalho realizado nessa máquina valha 1,2 kJ e que a parte energética rejei- tada para a fonte fria valha dois quintos da recebida da fonte quente, é correto afirmar que o rendimento da máquina retratada na figura e a parte energética rejeitada (em kJ) valem, respectivamente, a) 40% e 1,2 b) 60% e 0,80 c) 40% e 1,0 d) 60% e 1,2 e) 40% e 0,60

Em um livro com diagramação antiga era apresen- tado o esquema a seguir, da troca de calor entre dois corpos A e B. Nesse esquema o autor explica que “o calor espon- taneamente não pode ir de um corpo para outro de temperatura mais alta”. Essa afirmação está de acordo com a a) transformação adiabática. b) primeira Lei da Termodinâmica. c) segunda Lei da Termodinâmica. d) propagação de calor por convecção. e) experimentação de Joule-Thompson.

Uma planta é uma estrutura complexa, formada por elementos químicos que, isolados ou agrupados de forma aleatória, não a torna um ser vivo. Para que um ser vivo mantenha sua estrutura e funcione de forma harmônica, é preciso empregar energia, caso contrário esse ser morre e se desintegra. A lei física que explica por que a vida necessita dessa condição para se manter é a a) 2ª Lei da Termodinâmica. b) Lei da Conservação da Energia Mecânica. c) Lei da Gravitação Universal. d) Lei de Boyle-Mariotte.

Um técnico de motores de uma fábrica coloca uma máquina térmica para funcionar entre as tempera- turas de uma fonte quente a 600 K e uma fonte fria a 300 K. Em cada ciclo, ele verifica que ela realiza 50 J de trabalho. Baseado nessas informações, pode- mos afirmar que a única informação INCORRETA é: a) Ela poderia receber 70 J por ciclo da fonte quente e enviar 20 J por ciclo para a fonte fria. b) Ela poderia possuir rendimento igual a 0,47 (ou 47%). c) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria obtendo 100 J da fonte quente por ciclo. d) Se, hipoteticamente, essa máquina térmica tiver o seu ciclo invertido, ela poderia funcionar como um refrigerador. e) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria enviando 50 J para a fonte fria por ciclo.

Leia atentamente as informações apresentadas a seguir: A partir da Revolução Industrial, inovações tecnológi- cas, como a máquina a vapor, começaram a substituir equipamentos que eram movidos à tração animal. Nesse período, a termodinâmica clássica surge como uma ferramenta conceitual para analisar e melhorar o desempenho das máquinas a vapor. Considere uma máquina de Carnot operando entre duas fontes de calor a temperaturas de 100 °C e 300 °C e recebendo, a cada ciclo, 900 J de energia da fonte quente. Dadas as condições apresentadas, assinale a única alternativa que indica o valor aproximado para o rendimento da máquina: a) 5%. b) 15%. c) 35%. d) 50%.

A respeito dos conceitos, leis e da termodinâmica, analise as afirmativas a seguir. I. Dois corpos sólidos, que estão inicialmente a tempe- raturas diferentes, são colocados em contato em um recipiente adiabático e trocam calor até atingirem o equilíbrio térmico sem que haja mudança de estado físico de nenhum deles. A temperatura final é equi- valente à média aritmética do produto entre capaci- dade térmica e temperatura inicial de cada um. II. Em uma estufa de vidro de hortifruti ou flores, a radia- ção absorvida e devolvida sob a forma de infravermelho é refletida pelo vidro para a parte interior da estufa. III. O ciclo de Carnot apresenta uma forma de demons- trar a possibilidade, ainda que teórica, para um motor que opere em ciclos de atingir rendimento de 100%. IV. Uma quantidade de gás ideal preso em um reci- piente, ao passar de um estado A para B, por meio de uma expansão adiabática será aquecido, pois o trabalho realizado pelo gás causa maior agitação das suas moléculas. V. Tijolos de construção apresentam furos, o que pos- sibilita que uma quantidade de ar fique preso, tra- zendo uma redução do fluxo de calor entre ambien- tes por meio da parede. Das afirmativas, são VERDADEIRAS apenas a) I e II. b) I e III. c) II e V. d) IV e V. e) II, III e IV.

Uma máquina de Carnot apresenta um rendimento de 40%, e a temperatura de sua fonte quente é 500 K. A máquina opera a uma potência de 4,2 kW e efetua 10 ciclos por segundo. Qual é a temperatura de sua fonte fria e o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo? a) 200 K – 42 J. b) 200 K – 420 J. c) 200 K – 42.000 J. d) 300 K – 42 J. e) 300 K – 420 J.

Considere o diagrama TS (Temperatura x Entropia)de uma transformação cíclica sofrida por um sistema ter- modinâmico. Durante a transformação AB, o sistema recebe uma quantidade de calor Q1 = |Q1 | e, durante a transformação CD, o sistema perde uma quantidade de calor Q2 = -|Q2 |. Sabe-se que, se a entropia S permanece constante ao longo de um processo, ele é adiabático. Sabe-se também que, ao trocar calor Q a uma temperatura T constante (na escala kelvin), a variação de entropia de um sistema, ΔS, é dada por ΔS = Q/T. Em geral, convenciona-se Q>0 quando o sistema recebe calor e Q<0 quando o sistema perde calor. Assinale o que for correto. 01) Os lados AB e CD do retângulo no diagrama TS representam transformações isotérmicas. 02) Os lados BC e DA do retângulo no diagrama TS representam transformações em que não há trocas de calor.