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Termodinâmica

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Os sistemas termodinâmicos são os conjuntos de elementos cuja interação entre si e com o meio exterior (as vizinhanças) caracteriza um processo termodinâmico.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica sobre os sistemas termodinâmicos, assinale a alternativa correta:
A Esses sistemas permitem trocas de energia com o ambiente, exceto quando são isolados.
B Esses sistemas são isolados do ambiente.
C As interações com o ambiente desconsideram a troca de energia.
D Esses sistemas permitem trocas de energia com o ambiente em todas as situações.
E Os sistemas termodinâmicos fechados permitem troca de matéria com o meio inserido.

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Vamos analisar cada uma das alternativas em relação aos sistemas termodinâmicos: A) Esses sistemas permitem trocas de energia com o ambiente, exceto quando são isolados. - Correto. Sistemas isolados não trocam energia nem matéria com o ambiente, enquanto sistemas abertos e fechados podem trocar energia. B) Esses sistemas são isolados do ambiente. - Incorreto. Nem todos os sistemas termodinâmicos são isolados; existem sistemas abertos e fechados também. C) As interações com o ambiente desconsideram a troca de energia. - Incorreto. As interações geralmente envolvem troca de energia. D) Esses sistemas permitem trocas de energia com o ambiente em todas as situações. - Incorreto. Sistemas isolados não permitem troca de energia. E) Os sistemas termodinâmicos fechados permitem troca de matéria com o meio inserido. - Incorreto. Sistemas fechados permitem troca de energia, mas não de matéria. Portanto, a alternativa correta é: A) Esses sistemas permitem trocas de energia com o ambiente, exceto quando são isolados.

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Considere o trecho de texto: “Se um recipiente contém uma certa massa de gás, suas moléculas estão se chocando constantemente com as paredes do recipiente. A força perpendicular resultante dos choques pela unidade de área das paredes do recipiente resulta na pressão total do gás”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 21.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta informações corretas sobre variável física pressão:
A Variações de temperatura e volume do sistema influenciam os valores de pressão nos processos termodinâmicos.
B A pressão exercida por um gás está diretamente relacionada à área do recipiente que o contém.
C A pressão relativa é igual a pressão externa (dos arredores ou vizinhanças).
D A pressão pode ser aferida pelo uso de instrumentos manométricos como termômetros calibrados.
E A unidade de medida de pressão, no sistema internacional, é atmosfera (atm).

Atente para a citação: “O calor latente independe da variação de temperatura sofrida pela amostra estudada, sendo calculado por Q=m.L”. Fonte: texto elaborado pelo autor da questão.
Considerando estas informações e os demais conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, calcule o calor necessário para que 100 kg de álcool etílico passem do estado líquido para o gasoso.
A 10,42 x 103 kJ
B 17,9 x 103 kJ
C 85,4 x 10³ kJ
D 679,2 x 106 kJ
E 85,4 x 106 kJ

Observe o gráfico a seguir: Fonte: Gráfico produzido pelo autor da questão.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, sobre trabalho e transformações térmicas, julgue as proposições a seguir:
I. O processo representado no setor A é considerado isovolumétrico.
II. O processo representado no setor B é considerado isobárico.
III. O trabalho realizado representado pelo gráfico corresponde a 74 J.
IV. Trata-se de um processo cíclico e sua variação de energia interne é zero.
A II e III estão corretas.
B I, II e III estão corretas.
C II, III e IV estão corretas.
D III e IV estão corretas.
E I, III e IV estão corretas.

Considere a seguinte informação: “Um sistema termodinâmico pode ser fechado, ou seja, quando não troca matéria com o meio em que se insere, ou aberto, quando existe a possibilidade de entrada e saída de matéria em uma região criteriosamente definida do espaço [...]”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 3.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, relacione corretamente as colunas a seguir:
1. Sistema Fechado
2. Sistema Aberto
( ) Um cilindro de gás de um mergulhador.
( ) Uma garrafa térmica fechada com café.
( ) Uma panela de água fervente, sem tampa, para cozinhar macarrão.

Leia o trecho de texto: “Se existir uma força sendo aplicada a um corpo e ele se deslocar como resultado disto, então houve transferência de energia na forma de trabalho. No caso dos sistemas termodinâmicos, essa situação é representada pela expansão ou compressão de uma substância, ou pela movimentação de partes móveis dos dispositivos e equipamentos de processo”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 52.
Considerando estas informações e os demais conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, sobre o conceito de trabalho e suas implicações, julgue as asserções como VERDADEIRAS ou FALSAS:
I. ( ) Um gás dentro de um cilindro contendo um pistão móvel ao sofrer compressão recebe trabalho, diminuindo seu volume como consequência.
II. ( ) Ao sofrer aquecimento, um gás dentro de um cilindro contendo um pistão móvel recebe trabalho e expande-se.
III. ( ) Trabalho realizado possui sinal negativo e trabalho recebido apresenta sinal positivo.
IV. ( ) O trabalho, em um sistema termodinâmico, depende da pressão, força exercida sobre as paredes do recipiente.
A V – V – V – V
B V – F – F – F
C V – F – V – F
D V – F – V – V
E V – V – F – V

Leia o fragmento de texto: “O calor necessário, por unidade de massa, para que determinada substância mude de fase chama-se calor latente”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 48.
Considerando estas informações e os demais conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, calcule o calor necessário para que 134 kg de cobre passem do estado sólido para o líquido:
A 17,9 x 106 kJ
B 17,9 x 103 kJ
C 679,2 x 103 kJ
D 679,2 x 106 kJ
E 17,9 x 104 kJ

Leia o trecho de texto: “Assim, para uma expansão, V2>V1 [...] o trabalho é negativo, pois é realizado pelo sistema nas vizinhanças (a energia sai do sistema). Por outro lado, em uma compressão, V1>V2 [...] o trabalho é positivo, uma vez que é feito pelas vizinhanças sobre o sistema”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 55.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, assinale a alternativa que contempla o valor do trabalho realizado por um gás ideal contido em um cilindro dotado de êmbolo, que mantém a pressão igual a 2 x105 N.m-², sendo que este sofreu uma compressão de 10m³ para 4m³.
A - 1,2 x 105 J
B + 1,2 x 106 J
C - 1,2 x 106 J
D + 2 x 106 J
E - 2 x 106 J

Leia o extrato de texto: “O coeficiente de proporcionalidade, (a) é nomeado coeficiente de dilatação linear e é característico do material analisado”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 16.
Considerando estas informações, os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica e sabendo que o coeficiente de dilatação linear do cobre é 1,7 x 10 -5 ºC-1, calcule a dilatação linear (?L) sofrida por um fio de cobre de 15 cm, a 25ºC, que foi aquecido até 85ºC.
A 0,0153 cm
B 1,53 cm
C 0,153 cm
D 0,0216 cm
E 2,16 cm

Em uma transformação isobárica, também chamada de isopiézica, a pressão do sistema não varia, enquanto a temperatura e o volume variam.
Considerando estas informações e os demais conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, calcule o calor específico aproximado de 50 kg de um material X que sofre uma variação de temperatura de 300K ao receber 2,5 x 106 J.
Dados: Q= m.c. ΔθΔθ;
A 167 x 103 J.kg-1.K-1
B 183 J.kg-1.K-1
C 267 J.kg-1.K-1
D 167 J.kg-1.K-1
E 267 x 10³ J.kg-1.K-1

Calor é energia em trânsito. Esse meio de transferência de energia só existe quando há uma diferença de temperatura entre dois corpos.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica sobre o conceito de calor, assinale a alternativa correta:
A A transferência de calor se dá do meio de menor para o de maior temperatura.
B A agitação molecular durante a transferência de calor tende a diminuir para os dois corpos envolvidos.
C Uma massa maior de um material necessita de menos calor para ser aquecida quando comparada a uma massa menor.
D Pode ser definido como o transporte de energia para que o equilíbrio térmico seja atingido.
E Os tipos de materiais ou substâncias e a quantidade de matéria influem inversamente na troca de calor.

Nos processos chamados cíclicos, o estado inicial do sistema é igual ao seu estado final, pois o processo é um ciclo e o sistema retorna, ao término, ao estado do qual partiu.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta o valor da variação da energia interna em um processo cíclico em que Q=W=450 kJ.
Dado: ΔΔU = Q + W; considere que o sistema realiza trabalho.
A ΔΔU = O
B ΔΔU > O
C ΔΔU < O
D ΔΔU = + 450 kJ
E ΔΔU = - 450kJ

Quando uma substância sólida é aquecida, a consequente agitação de suas moléculas resulta em um aumento de suas dimensões macroscópicas. Esse aumento decorrente do aquecimento é chamado de dilatação térmica.
Assinale a alternativa correta:
I. A variação gerada no comprimento de um material por dilatação linear pode ser calculada por ΔΔL = L1. αα.
II. Quanto maior o valor do coeficiente de dilatação do material estudado, menor será o valor de ΔΔL observado numa experimentação.
III. O planejamento de construção de pontes, trilhos de trem e demais estruturas, deve considerar a dilatação dos materiais envolvidos.
IV. A variação de temperatura gera dilatações nos materiais, o que pode dificultar o encaixe de peças, deixando a estrutura instável.
V. Ao calcularmos a dilatação volumétrica de uma esfera de ferro devemos considerar seu coeficiente de dilatação, definido por β=αβ=α3.
A As asserções I, III e V são verdadeiras.
B As asserções I, II e III são verdadeiras.
C As asserções III, IV e V são verdadeiras.
D As asserções I, III e IV são verdadeiras.
E As asserções III e IV são verdadeiras.

Diz-se que os processos são exotérmicos quando existe liberação de energia do sistema para as vizinhanças; do contrário, os processos são endotérmicos quando existe liberação de energia das vizinhanças para o sistema.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, em relação aos processos endotérmicos e exotérmicos, relacione corretamente as colunas a seguir:
1. Processo endotérmico
2. Processo exotérmico
A 2 – 3 – 1
B 1 – 3 – 2
C 2 – 1 – 3
D 1 – 2 – 2

Se um recipiente contém uma certa massa de gás, suas moléculas estão se chocando constantemente com as paredes do recipiente. A força perpendicular resultante dos choques pela unidade de área das paredes do recipiente resulta na pressão total do gás.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, expresse as temperaturas dadas nos termômetros na escala Kelvin e assinale a alternativa que contenha os valores corretos:
A 293,15 K e 26,67 K
B 273,15 K e 353,15 K
C 353,15 K e 299,82 K
D 293,15 K e 299,82 K
E 353,15 K e 656,15 K

Atente para a citação: “Diz-se que uma substância pura é simples quando é formada por apenas um elemento químico. [...] Uma substância pura é composta quando é formada por mais de um tipo de elemento químico”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 78.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, sobre classificação de substâncias, assinale a alternativa correta:
A Substâncias como H2, O2 e Cl2 são consideradas compostas, pois apresentam 2 átomos em sua constituição.
B As substâncias puras simples mudam de estado físico em temperaturas constantes, enquanto as compostas não.
C Substâncias como H2O, CO2 e O3 são consideradas compostas, pois são formadas por mais de um tipo de elemento químico.
D A água pura (H2O) apresenta temperaturas, durante a mudança de fase, constantes por se tratar de uma substância pura.
E São consideradas substâncias puras simples O2, O3 e CO2, pois apresentam em suas fórmulas o mesmo elemento, oxigênio.

Considere o trecho de texto: “Outra propriedade intensiva importante no estudo da termodinâmica é a densidade (?), definida como a massa m da substância presente numa unidade de volume (V)”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 82.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta o valor correto da densidade de um corpo de massa 550 g que ocupa um volume de 35 cm³:
A 15,7 g.cm-³
B 0,0157 g.cm-³
C 1,57 g.cm-³
D 157 g.cm-³
E 0,157 g.cm-³

Atente para a seguinte informação: “Um conceito muito importante da Física é o princípio da conservação da energia. Ele nos diz que um sistema físico pode manifestar diversas formas de energia e convertê-la de uma forma para outra, mas a soma de todas elas deve conservar-se. É o que acontece, por exemplo, em uma usina hidrelétrica, que converte uma fração da energia potencial da queda d’água em energia elétrica, ou nos motores dos carros, que convertem parte da energia química do combustível em energia mecânica”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 121.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, sobre o conceito conservação de energia, analise e julgue as seguintes proposições:
I. Todo calor obtido pelo sistema é convertido em trabalho, como podemos comprovar pelas máquinas térmicas.
II. A segunda lei da termodinâmica relaciona os valores de calor e trabalho recebidos e efetuados por um sistema.
III. Chamamos de rendimento a eficiência que um sistema apresenta em converter calor em trabalho.
IV. A variação de temperatura gera dilatações nos materiais, o que pode dificultar o encaixe de peças, deixando a estrutura instável.
V. No processo de combustão que ocorre no motor do veículo, a energia química do combustível é totalmente convertida em energia mecânica.
A As asserções III e V são verdadeiras.
B As asserções I, II e III são verdadeiras.
C As asserções II e III são verdadeiras.
D As asserções I, III e V são verdadeiras.
E As asserções III e IV são verdadeiras.

Atente para a citação: “É impossível a construção de uma máquina que consiga, isoladamente, transformar em trabalho todo o calor absorvido de uma fonte a uma dada temperatura uniforme”. Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: PIZZO, Sandro Megale. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2015. p. 122.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, assinale a alternativa que compreende o rendimento, em porcentagem, de um processo em que um motor realiza 250 kJ de trabalho sendo fornecida uma quantidade de calor de 575 kJ.
A 0,434 %
B 43,4 %
C 2,3 %
D 23 %
E 86,8 %

Leia a passagem de texto: “Ao elevarmos a pressão de um sistema, as temperaturas em que ocorrerão mudanças de fase serão também elevadas e os intervalos de entropia serão menores entre si. Com isso, é possível atingir o ponto crítico de uma substância”. Fonte: texto elaborado pelo autor da questão.
Considerando estas informações e os conteúdos do livro-base Fundamentos da Termodinâmica, sobre o assunto assinale a alternativa correta:
A O valor do ponto crítico é o mesmo para todas as substâncias químicas no estado líquido.
B No ponto crítico de uma substância observamos a evaporação instantânea da amostra.
C Quanto maior a temperatura de um sistema, maior será a agitação das moléculas e menor a entropia (desordem).
D O ponto crítico representa um estado de baixa entropia do sistema, ou seja, de elevada organização molecular.
E No ponto crítico de uma substância observamos a fusão instantânea da amostra em questão.