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Termodinâmica

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A termodinâmica clássica é uma ciência que trata principalmente de estados em equilíbrio. Pode-se dizer que em um estado de equilíbrio não existem potenciais desbalanceados dentro do sistema. Assim, um sistema em equilíbrio não passa por mudanças em suas propriedades quando é isolado de sua vizinhança. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os estados de equilíbrio termodinâmicos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe-os a suas respectivas características.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1) Equilíbrio térmico.
2) Equilíbrio mecânico.
3) Equilíbrio de fase.
4) Equilíbrio químico.
I. ( ) Quando o tempo não altera a composição química do sistema.
II. ( ) Quando a massa de cada fase atinge um nível de igualdade.
III. ( ) Quando a temperatura registrada é igual para todo o sistema.
IV. ( ) Quando a pressão permanece a mesma em todos os pontos do sistema.
1. 2, 4, 3, 1.
2. 3, 1, 2, 4.
3. 4, 3, 1, 2.
4. 1, 2, 4, 3.
5. 3, 2, 1, 4.
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Fundamentos da Termodinâmica Aol 1 2 3 e 4
39 pág.

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UNINASSAU RECIFE

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ano passado

Vamos analisar cada um dos termos e suas respectivas características: 1) Equilíbrio térmico: Ocorre quando a temperatura é a mesma em todo o sistema. - Característica III: "Quando a temperatura registrada é igual para todo o sistema." 2) Equilíbrio mecânico: Ocorre quando a pressão é a mesma em todos os pontos do sistema. - Característica IV: "Quando a pressão permanece a mesma em todos os pontos do sistema." 3) Equilíbrio de fase: Ocorre quando as quantidades de cada fase se mantêm constantes. - Característica II: "Quando a massa de cada fase atinge um nível de igualdade." 4) Equilíbrio químico: Ocorre quando a composição química do sistema não muda ao longo do tempo. - Característica I: "Quando o tempo não altera a composição química do sistema." Agora, vamos associar as características aos termos: - I (Equilíbrio químico) - 4 - II (Equilíbrio de fase) - 3 - III (Equilíbrio térmico) - 1 - IV (Equilíbrio mecânico) - 2 Portanto, a sequência correta é: 4, 3, 1, 2. A alternativa que apresenta essa sequência é: 3. 4, 3, 1, 2.

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UNINASSAU RECIFE

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Os sistemas termodinâmicos ilustram dispositivos práticos integrantes dos mais diversos componentes mecânicos, variando desde máquinas térmicas simples, como refrigeradores e motores de combustão interna, a unidades complexas de produção de energia, como as grandes usinas nucleares. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as classificações dos sistemas termodinâmicos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1) Sistema termodinâmico aberto.
2) Sistema termodinâmico fechado.
3) Sistema isolado.
4) Superfície de controle.
( ) Região onde não há escoamento de massa, calor ou trabalho.
( ) Através deste dispositivo a massa cruza as fronteiras do sistema.
( ) Também chamado de volume de controle, envolve fluxo de massa.
( ) Caso especial de sistema termodinâmico, não permite troca de energia.
1. 2, 4, 1, 3.
2. 3, 4, 2, 1.
3. 2, 1, 3, 4.
4. 1, 2, 4, 3.
5. 4, 3, 1, 2.

Várias escalas empíricas de temperatura têm sido utilizadas nos últimos 70 anos para propiciar a calibração de instrumentos e normalizar as medições de temperatura. A Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) é a mais recente dessas e é baseada em um conjunto de pontos fixos facilmente reprodutíveis, que receberam valores numéricos de temperatura definidos, e em certas fórmulas que relacionam as temperaturas às leituras de determinados instrumentos de medição de temperatura. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as escalas termodinâmicas de temperatura, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
A seguir, assinale a alternativa correta:
I. As escalas Kelvin e Rankine são as escalas termodinâmicas absolutas do sistema internacional e inglês, respectivamente.
Porque:
II. Em termodinâmica, em geral, é necessário que as escalas absolutas sejam independentes das propriedades de qualquer substância.
1. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
2. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
3. As asserções I e II são falsas.
4. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
5. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.

Leia o trecho a seguir: “Na Décima Conferência de Pesos e Medidas, em 1954, a escala Celsius foi redefinida em função de um único ponto fixo e da escala de temperatura do gás ideal. O ponto fixo é o ponto triplo da água (o estado em que as fases sólida, líquida e vapor coexistem em equilíbrio). A magnitude do grau é definida em função da escala de temperatura do gás ideal.”
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos das variações de temperatura nos termômetros a gás, analise as afirmativas a seguir.
I. A temperatura de um volume de gás varia linearmente com a massa e o volume do gás.
II. A pressão de um volume fixo de gás varia exponencialmente com a temperatura do gás.
III. A variação linear da temperatura de um volume fixo de gás depende diretamente da pressão.
IV. Para qualquer valor de pressão, o zero absoluto é obtido pela extrapolação do gráfico linear P(T).
1. III e IV.
2. II e III.
3. I e II.
4. II e IV.
5. I e IV.

Os processos de mudanças de fases envolvem diversas etapas que compõem os diferentes ordenamentos moleculares de uma substância quando esta é aquecida ou resfriada. Esses processos são especificados para um valor de pressão especificado, onde expansões ou compressões volumétricas podem ocorrer à medida que a substância transita entre duas fases diferentes. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre transformações de fases, analise e ordene as etapas a seguir de acordo com a sequência em que ocorrem durante os processos de mudança de fase da água sob aquecimento à pressão constante.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
( ) Calor latente de vaporização.
( ) Fusão.
( ) Vaporização.
( ) Calor latente de fusão.
( ) Vapor superaquecido.
1. 4, 1, 3, 2, 5.
2. 3, 4, 5, 2, 1.
3. 4, 2, 1, 3, 5.
4. 5, 4, 3, 1, 2.
5. 3, 2, 4, 5, 1.

Quando os cálculos de um projeto de engenharia são realizados, uma preocupação latente dos projetistas é com as unidades das grandezas envolvidas. Uma unidade especifica a quantidade ou dimensão de uma grandeza, por meio da qual qualquer outra grandeza do mesmo tipo é medida. É importante frisar que as dimensões fundamentais ou primárias não dependem de uma lei física para serem descritas, enquanto as dimensões secundárias são mensuradas em função das primárias. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os conceitos de dimensões físicas primárias e secundárias, pode-se afirmar que:
Agora, assinale a alternativa correta:
1. velocidade e força são exemplos de dimensões primárias, enquanto massa e comprimento são exemplos de dimensões secundárias.
2. velocidade e pressão são exemplos de dimensões primárias, enquanto comprimento e tempo são exemplos de dimensões secundárias.
3. força e pressão são exemplos de dimensões primárias, enquanto massa, comprimento e tempo são exemplos de dimensões secundárias.
4. comprimento e aceleração são exemplos de dimensões primárias, enquanto força e massa são exemplos de dimensões secundárias.
5. massa e tempo são exemplos de dimensões primárias, enquanto força e pressão são exemplos de dimensões secundárias.

Leia o trecho a seguir: “Um passo-chave inicial em qualquer análise, em engenharia, consiste em descrever de forma precisa o que está sendo estudado. Em mecânica, se a trajetória de um corpo deve ser determinada, normalmente o primeiro passo é definir um corpo livre e identificar todas as forças exercidas por outros corpos sobre ele. Na termodinâmica o termo sistema é usado para identificar o objeto de análise. Uma vez que o sistema é definido e as interações relevantes com os outros sistemas são identificadas, uma ou mais leis físicas podem ser aplicadas.”
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características dos sistemas termodinâmicos, pode-se afirmar que:
1. nos sistemas termodinâmicos fechados, as vizinhanças correspondem a todos aos objetos de interação internos ao sistema.
2. o sistema termodinâmico é todo objeto sob análise no estudo, podendo ser tão simples como um corpo livre ou complexo como uma usina termoelétrica.
3. os sistemas termodinâmicos chamados de volumes de controle são sistemas termodinâmicos fechados que possuem fronteiras físicas.
4. o sistema termodinâmico é composto pelas vizinhanças e as fronteiras, que estabelecem limites físicos entre os componentes do sistema.
5. alguns sistemas termodinâmicos abertos podem ser estudados ignorando as interações do sistema com as vizinhanças.

Nos cálculos termodinâmicos, é possível que algumas propriedades sejam definidas ou identificadas a partir do conhecimento de suas respectivas unidades. Além da dimensão, as unidades básicas fornecem à determinada grandeza as relações entre suas medidas e as de seus constituintes. Em engenharia, dois sistemas de unidade são normalmente utilizados: o Sistema Internacional de Unidades (SI), que é o padrão mundial legalmente aceito na maioria dos países, e o Sistema Inglês de Engenharia, que especifica muitas das unidades básicas, em alguns países de língua inglesa. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os sistemas de unidades internacional e inglês, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
I. ( ) A libra-massa é a unidade básica inglesa para a força.
II. ( ) A unidade básica do SI para a massa é o grama.
III. ( ) A unidade básica inglesa para o tempo é o segundo.
IV. ( ) A unidade básica do SI para o comprimento é o metro.
1. F, V, V, F.
2. F, V, F, V.
3. V, F, V, F.
4. V, F, F, V.
5. F, F, V, V.

Leia o trecho a seguir: “Toda mudança na qual um sistema passa de um estado de equilíbrio para outro é chamada de processo, e a série de estados pelos quais um sistema passa durante um processo é chamada de percurso do processo. Para descrever um processo completamente, é preciso especificar os estados inicial e final do processo, bem como o percurso que ele segue, além das interações com a vizinhança.”
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o processo termodinâmico de quase-equilíbrio, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Um processo quase-estático ou de quase-equilíbrio constitui uma representação verdadeira de um processo real.
Porque:
II. Esse processo se desenvolve lentamente, permitindo que o sistema se ajuste internamente, de modo que suas propriedades variem na mesma proporção.
1. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
2. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
3. As asserções I e II são falsas.
4. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
5. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.

Em termodinâmica, o prefixo ISO, normalmente, é utilizado para designar processos em que uma determinada propriedade permanece constante, ou seja, não varia ao longo do tempo. Nos processos quase-estáticos, essas transformações podem ocorrer em função de algumas variáveis de estado. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os tipos de processos termodinâmicos, analise as afirmativas a seguir.
Está correto apenas o que se afirma em:
I. Nos processos isotérmicos, a temperatura permanece constante, porém a pressão e a temperatura variam.
II. Nos processos isocóricos, a pressão permanece constante, porém, a temperatura e o volume variam.
III. Nos processos isobáricos, o volume permanece constante, porém, a temperatura e a pressão variam.
IV. Em qualquer processo termodinâmico, enquanto uma propriedade permanece constante, as demais variam.
1. I e II.
2. III e IV.
3. II e III.
4. II e IV.
5. I e IV.

A partir das contribuições de Galileu e outros, Newton formulou uma descrição geral dos movimentos dos objetos sob a influência de forças aplicadas. As leis do movimento de Newton, que fornecem a base para a mecânica clássica, conduzem aos conceitos de trabalho, energia cinética e energia potencial, os quais eventualmente levam a um conceito mais amplo de energia.
Considerando essas informações e observando as leis de conservação da mecânica, em relação ao conceito de energia, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O trabalho realizado por uma força é uma grandeza escalar que mede a variação de uma dada quantidade de energia.
II. Transferência de calor e trabalho são as duas únicas formas de interação de energia em um sistema fechado.
1. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
2. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
3. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
4. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
5. As asserções I e II são falsas.

Leia o texto abaixo: "Métodos baseados em experimentos estão disponíveis para avaliar a transferência de energia sob a forma de calor. Esses métodos identificam dois mecanismos básicos de transferência: condução e radiação térmica. Além disso, relações empíricas estão disponíveis para avaliar a transferência de energia que envolve um modo combinado chamado convecção." Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 45.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os conceitos de transferência de calor em sistemas fechados, pode-se afirmar que:
1. se um sistema fechado passa por um processo no qual o trabalho é positivo e a transferência de calor é negativa, então a energia total aumenta.
2. o resfriamento de componentes de computador por uma ventoinha que circula ar no sistema pode ser considerado como transferência de calor por condução.

Leia o texto abaixo: "Em experimentos clássicos conduzidos no início do século XIX, Joule estudou processos através dos quais um sistema fechado passa de um estado de equilíbrio a outro. Em particular, ele considerou processos que envolvem interações de trabalho, mas não interações de calor, entre o sistema e sua vizinhança. Dessa forma, o valor do trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado que passa por um processo adiabático entre dois estados dados depende somente dos estados inicial e final, e não dos detalhes do processo adiabático." Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 47.
Considerando essas informações e os critérios desenvolvidos a partir dos aspectos de variação de energia entre dois estados, analise as afirmativas a seguir:
I. Se 5 kJ de calor forem transferidos para uma batata assando em um forno fechado, haverá aumento de energia da batata maior que 5 kJ.
II. Se 15 kJ de calor são transferidos para a água em aquecimento e 3 kJ forem perdidos para o ambiente, o aumento de energia da água será maior que 15 kJ.
III. Em uma sala isolada aquecida por um aquecedor elétrico, a energia do sistema tende a aumentar como resultado do trabalho elétrico realizado.
IV. Se 12 kJ de calor é transferido para um sistema durante um processo adiabático e 6 kJ de trabalho é realizado sobre ele, sua energia total aumenta.
1. II e III.
2. I e II.
3. II e IV.
4. III e IV.
5. I e IV.

Muitos sistemas de engenharia são projetados para transportar fluidos de um lugar a outro a uma vazão, velocidade e diferença de altura especificadas, e o sistema pode produzir trabalho mecânico em uma turbina ou pode consumir trabalho mecânico em uma bomba ou ventilador durante o processo. Esses sistemas não envolvem conversão da energia nuclear, química ou térmica em energia mecânica.
Considerando essas informações e os conceitos estudados sobre conversão energética em um sistema termodinâmico, pode-se afirmar que:
1. as formas sensíveis e latentes de energia interna são definidas como a temperatura, sendo esta uma forma de energia térmica.
2. as energias cinética e potencial independem do estado do corpo, sendo propriedades intensivas do sistema como um todo.
3. a energia mecânica é a forma de energia que pode ser convertida diretamente em trabalho mecânico por um dispositivo ideal.
4. a energia interna associada às ligações atômicas de uma molécula é chamada frequentemente de energia nuclear.
5. os sistemas que operam a temperatura constante podem ser analisados mais convenientemente desconsiderando os efeitos de atrito.

Leia o excerto a seguir: "As formas de energia que constituem a energia total de um sistema podem estar contidas ou armazenadas em um sistema e, portanto, podem ser vistas como formas estáticas de energia. Os tipos de energia não armazenados em um sistema podem ser visualizados como formas dinâmicas de energia ou como interações de energia. As formas dinâmicas de energia são identificadas na fronteira do sistema à medida que a atravessam e representam a energia ganha ou perdida por um sistema durante um processo." Fonte: ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013, p. 53.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as interações de energia em sistemas termodinâmicos, pode-se afirmar que:
1. as transferências de calor e trabalho são as duas únicas formas de interação de energia associadas a um sistema fechado.
2. a energia pode cruzar as fronteiras de um sistema fechado por interações como energia potencial e energia mecânica.
3. o trabalho não constitui uma forma de interação de energia em um sistema fechado, somente em sistemas isolados.
4. as energias cinética e elétrica são duas formas de interação de energia associadas a um sistema fechado.
5. a transferência de calor é uma interação de energia que somente pode ser visualizada em sistemas abertos.

Calor e trabalho são grandezas direcionais e, portanto, uma descrição completa das interações de calor e trabalho exige a especificação de magnitude e direção. Observe que a grandeza transferida de ou para o sistema durante a interação não é uma propriedade, já que a quantidade de tal grandeza depende de mais parâmetros além daqueles do estado do sistema.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características das interações de transferência de energia entre sistema e vizinhanças, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Calor e trabalho são mecanismos de transferência de energia entre um sistema e sua vizinhança e ambos estão associados a um processo, não a um estado.
II. Ao contrário das propriedades, calor ou trabalho não têm significado em um estado.
1. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
2. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
3. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
4. As asserções I e II são falsas.
5. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.

A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como princípio de conservação da energia, oferece uma base sólida para o estudo das relações entre as diversas formas de energia e interações de energia. Com base em observações experimentais, a primeira lei da termodinâmica enuncia que energia não pode ser criada nem destruída durante um processo; ela pode apenas mudar de forma. Assim, cada parcela de energia deve ser contabilizada durante um processo.
Considerando essas informações e as relações entre as escalas termométricas nos sistemas de unidades usuais, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Para um processo de compressão de um gás, o princípio de conservação da energia exige que o aumento da energia do sistema seja maior que o trabalho de fronteira realizado sobre o sistema.
II. ( ) Para todos os processos adiabáticos entre dois estados especificados de um sistema fechado, o trabalho líquido realizado é o mesmo independentemente da natureza do sistema fechado.
III. ( ) O valor do trabalho líquido em um processo adiabático deve depender apenas dos estados inicial e final do sistema e, portanto, deve corresponder à variação da energia total do sistema.
IV. ( ) A definição da primeira lei da termodinâmica se baseia em grande parte nos experimentos de Joule, podendo ser obtida através de diversos outros princípios físicos auxiliares.
1. V, F, F, V.
2. V, F, V, F.
3. F, V, V, F.
4. F, V, F, V.
5. F, F, V, V.

Nas análises de volumes de controle, o balanço de energia da primeira lei é incrementado ao se considerar também o princípio de conservação de massa. Assim, o balanço da taxa de massa em volumes de controle é a formulação do princípio de conservação de massa normalmente empregada em engenharia e estabelece as relações entre o fluxo de massa na entrada e na saída do sistema.
Considerando essas informações e tudo o que se estudou sobre o princípio da conservação de massa em um volume de controle, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A vazão mássica corresponde à taxa temporal de fluxo de massa através das fronteiras de um volume de controle.
II. ( ) A vazão volumétrica é obtida pelo produto entre a área da seção transversal do cilindro no escoamento unidimensional e o volume do fluido.
III. ( ) Para um volume de controle em regime permanente, a quantidade de matéria no interior do volume de controle varia continuamente.
IV. ( ) Para um volume de controle em regime permanente, a situação da massa em seu interior e em sua fronteira tende a se alterar com o tempo.
1. V, V, F, F.
2. F, F, V, V.
3. F, V, F, V.
4. V, F, F, V.
5. F, V, V, F.

A conservação da energia está implícita no enunciado da primeira lei. Embora a essência da primeira lei seja a existência da propriedade energia total, a primeira lei quase sempre é vista como uma declaração do princípio de conservação da energia.
Considerando essas informações e em relação aos conceitos enunciados na primeira lei da termodinâmica, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O balanço de energia pode ser descrito pela soma das variações de todas as formas macroscópicas de energia.
II. A variação da quantidade de energia contida no sistema em certo intervalo de tempo será igual à soma da quantidade de calor transferido para dentro do sistema com a quantidade de trabalho realizado pelo sistema.
1. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
2. As asserções I e II são falsas.
3. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
4. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
5. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.

O trabalho, assim como o calor, é uma interação de energia entre um sistema e sua vizinhança. Assim, se a energia que cruza a fronteira de um sistema fechado não é calor, ela deve ser trabalho. O calor é fácil de reconhecer: sua força motriz é uma diferença de temperatura entre o sistema e sua vizinhança. Sendo assim, podemos simplesmente dizer que o trabalho é uma interação de energia que não é causada por uma diferença de temperatura entre um sistema e sua vizinhança.
Considerando essas informações e as principais características das formas de transferência de energia por calor ou trabalho em um sistema termodinâmico, analise as afirmativas a seguir:
I. Para um sistema em estado permanente, o valor de nenhuma propriedade varia com o tempo.
II. Se a temperatura de um sistema aumenta, ele deve ter sido submetido à transferência de calor.
III. A energia total de um sistema fechado pode variar como resultado da transferência de energia e do fluxo de massa na fronteira.
IV. Se uma mola for comprimida adiabaticamente, então necessariamente sua energia interna irá aumentar.
1. III e IV.
2. I e II.
3. II e IV.
4. II e III.
5. I e IV.

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