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Termodinâmica

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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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Vamos analisar cada afirmativa: I. Para um sistema em estado permanente, o valor de nenhuma propriedade varia com o tempo. Verdadeiro, em um estado permanente, as propriedades do sistema permanecem constantes ao longo do tempo. II. Se a temperatura de um sistema aumenta, ele deve ter sido submetido à transferência de calor. Falso, a temperatura de um sistema pode aumentar devido a trabalho realizado sobre ele, não apenas por 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. Verdadeiro, a energia total de um sistema fechado pode sim variar devido à transferência de energia (trabalho e calor) e ao fluxo de massa. IV. Se uma mola for comprimida adiabaticamente, então necessariamente sua energia interna irá aumentar. Falso, a compressão adiabática de uma mola não necessariamente resulta em um aumento da energia interna, pois isso depende do sistema e das condições específicas. Com base nas análises, as afirmativas verdadeiras são I e III. Portanto, a alternativa que contém todos os itens verdadeiros é: 1. III e IV.

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Leia o trecho a seguir: “Embora estejamos familiarizados com a temperatura como medida de ‘calor’ ou ‘frio’, não é fácil apresentar uma definição exata para ela. Com base em nossas sensações fisiológicas, expressamos o nível de temperatura qualitativamente com palavras como frio, morno e quente. Entretanto, não podemos atribuir valores a temperaturas com base apenas em nossas sensações. Felizmente, várias propriedades dos materiais mudam com a temperatura de maneira repetida e previsível, criando a base para a medição da temperatura com exatidão.”
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o fenômeno de equilíbrio térmico, pode-se afirmar que:
1. a transferência de calor para corpos que se mantenham em contato ocorre no sentido do corpo mais frio para o corpo mais quente.
2. a lei zero da termodinâmica diz que dois corpos estão em equilíbrio térmico se ambos tiverem a mesma leitura de temperatura.
3. o equilíbrio térmico pode ser atingido à temperatura ambiente desde que os corpos que permaneçam isolados.
4. o conceito de calor está relacionado diretamente com a medida da temperatura que um corpo apresenta em qualquer instante.
5. se dois corpos estão equilibrados termicamente com um terceiro corpo, então eles deixam de estar equilibrados entre si.

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.”
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.
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 falsas.
2. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
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 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.

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.
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.

Leia o trecho a seguir: “Quando qualquer uma das propriedades de um sistema é alterada, ocorre uma mudança de estado e diz que o sistema percorreu um processo. Um processo é uma transformação de um estado a outro. Entretanto, se um sistema exibe o mesmo valor de suas propriedades em dois tempos distintos ele está no mesmo estado nesses tempos. Um sistema é dito em regime permanente se nenhuma de suas propriedades varia com o tempo.”
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre propriedades de um sistema, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) O estado refere-se à condição de um sistema e é, normalmente, especificado pelas propriedades.
II. ( ) A termodinâmica não trata somente de grandezas que são propriedades intrínsecas de um sistema.
III. ( ) As propriedades termodinâmicas podem ser classificadas como intensivas e internas.
IV. ( ) Algumas propriedades familiares de sistemas termodinâmicos são a pressão, temperatura e volume.
1. V, F, V, F.
2. V, F, F, V.
3. V, V, F, V.
4. F, V, V, F.
5. F, V, F, V.

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.

Há inúmeras situações práticas em que duas fases de uma substância pura coexistem em equilíbrio. A água existe como uma mistura de líquido e vapor na caldeira e no condensador de uma usina termoelétrica. O refrigerante passa de líquido para vapor no congelador de um refrigerador. Por ser uma substância conhecida, a água é usada para demonstrar os princípios básicos envolvidos na mudança de fase.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os processos de mudança de fase de substâncias puras, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características.
1) Líquido comprimido.
2) Líquido saturado.
3) Vapor saturado.
4) Vapor superaquecido.
( ) Água no estado líquido à pressão atmosférica de 1 atm.
( ) Quantidade de vapor no limite com a fase líquida, prestes a se condensar.
( ) Vapor a uma temperatura acima do ponto de condensação.
( ) Água no estado líquido, pronta para se converter em vapor.

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).
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. V, F, V, F.
2. V, F, F, V.
3. F, F, V, V.
4. F, V, F, V.
5. F, V, V, F.

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.
( ) Calor latente de vaporização.
( ) Fusão.
( ) Vaporização.
( ) Calor latente de fusão.
( ) Vapor superaquecido.

Uma substância que apresenta a mesma composição química em toda a sua extensão é chamada de substância pura. Entretanto, uma substância pura não precisa ser constituída de um único elemento ou composto químico. Desde que a mistura seja aproximadamente homogênea, uma substância composta pela combinação de diversos elementos também pode se qualificar como pura.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as fases de uma substância, está correto apenas o que se afirma em:
1. Uma mistura de gelo e água líquida forma uma substância quimicamente heterogênea, o que é suficiente para qualificá-la como substância pura.
2. Uma mistura de ar líquido e ar gasoso é uma substância pura, já que ambos apresentam composição principal de oxigênio e dióxido de carbono.
3. Na fase líquida, as ligações moleculares são mais fortes que nos gases e nos sólidos, permitindo ao líquido adquirir a forma do recipiente.
4. As ligações intermoleculares são mais fortes nos gases e mais fracas nos sólidos, fazendo com que os gases tenham forma molecular definida.
5. Uma mistura de duas ou mais fases de uma substância pura ainda é uma substância pura desde que a composição química das fases seja igual.

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:
1. velocidade e força são exemplos de dimensões primárias, enquanto massa e comprimento são exemplos de dimensões secundárias.
2. força e pressão são exemplos de dimensões primárias, enquanto massa, comprimento e tempo são exemplos de dimensões secundárias.
3. massa e tempo são exemplos de dimensões primárias, enquanto força e pressão são exemplos de dimensões secundárias.
4. comprimento e aceleração são exemplos de dimensões primárias, enquanto força e massa são exemplos de dimensões secundárias.
5. velocidade e pressão são exemplos de dimensões primárias, enquanto comprimento e tempo são exemplos de dimensões secundárias.