Desafios
Objeto de aprendizagem: Segunda Lei da Termodinâmica
NOA - UFPB
1- O gráfico da figura
mostra quatro processos diferentes para uma quantidade
constante de gás ideal, todos iniciando
no estado A. cada
um dos pontos (A, 1,
2, 3, 4) representa
um determinado estado da massa gasosa
considerada. Das afirmações
abaixo,
qual a única que não
é correta?
a. T1 < Ta
b. T2 < Ta
c. T3 = Ta
d. T4 > Ta
e. A temperatura diminuiu somente no caso da expansão isobárica.
2- A figura “A” representa um cilindro com paredes isoladas termicamente, exceto a parede lateral
que fica em contato com a fonte
térmica. O êmbolo tem liberdade
de se mover sem atrito ao longo do
cilindro. Considerando que a massa gasosa no interior do cilindro
permanece constante, indique nas
afirmações abaixo aquela que não contém inconsistências, tendo como referência modelo
de gases ideais.
a. O gás somente pode ser aquecido se receber calor da fonte térmica que deve ter uma
temperatura superior à do interior do cilindro.
b. Só é possível baixar a temperatura do gás retirando a fonte térmica ou troca-la por
uma de temperatura inferior a do gás.
c. A temperatura do gás pode ser alterada mesmo o sistema estando isolado termicamente, bastando para isso, realizar um trabalho sobre o sistema ou do sistema sobre a
vizinhança.
d. O trabalho realizado sobre (ou pelo) gás só é possível deixando escapar parte da sua
massa ao mover o pistão.
e. É impossível transformar calor em trabalho ou trabalho em calor durante uma transformação gasosa.
3- O modelo cinético-molecular de um gás ideal descreve a relação entre suas propriedades macroscópicas e
microscópicas. Com base neste modelo é correto afirmar que:
a. A pressão que o gás exerce sobre as paredes
do recipiente que o contém independe das forças que as moléculas do gás exercem sobre as
paredes do recipiente.
b. O volume do gás é o espaço de alta densidade
ocupado por moléculas na forma de partículas
que podem colidir inelasticamente entre si.
c. A temperatura do gás depende apenas do número de moléculas por unidade de volume ocupado pelo gás.
d. As moléculas do gás estão em movimento perpétuo e aleatório que não pode ser regido pelas Leis de Newton.
e. A energia cinética translacional das moléculas de um gás é diretamente proporcional
a sua temperatura absoluta.
4- O gráfico PxV da figura ao lado ilustra
duas transformações isotérmicas (1,2) e
uma adiabática que liga os estados G,N,
para uma mesma massa gasosa de um
gás ideal. Julgue as afirmativas que
descrevem partes destes processos.
I - A expansão GN ao longo da adiabática indica que foi realizado trabalho às
custas de sua energia interna e a temperatura do sistema diminuiu.
II - A compressão NG ao longo da adiabática indica que o trabalho recebido
pelo sistema produziu aumento em sua
energia interna e sua temperatura aumentou.
III - A transformação ao longo das isotermas 1 e 2 ocorreram sempre com aumento da energia interna do sistema.
- São corretas as afirmações:
a) I, II e III
b) Apenas I e II
c) Apenas I e III
d) Apenas II e III
e) Somente III
- A figura ao lado e o
correspondente gráfico
ilustram o ciclo de Carnot para um gás ideal.
Observe a mesma, caso
necessário, para responder as questões 5 e 6.
5- Entre os possíveis processos efetuados no ciclo de Carnot, qual o que não está descrito de acordo
com o gráfico da figura?
a) de A → B, o gás se expande isotermicamente na temperatura TA, absorvendo calor da fonte
quente.
b) de B → C, o gás se expande adiabaticamente até que sua temperatura cai para TC.
c) de C → D, o gás é comprimido isotermicamente na temperatura TC, rejeitando calor para a
fronte fria.
d) de D → A, o gás é comprimido adiabaticamente retornando ao seu estado inicial na temperatura TA.
e) no ciclo ABCDA, não houve realização de trabalho.
6- Para o ciclo de Carnot descrito na figura são feitas as seguintes afirmações:
IO ciclo de Carnot envolve um conjunto de transformações em que após o término de cada ciclo, a massa gasosa encontra-se exatamente no estado em que estava
inicialmente. E conseqüentemente, a variação da energia interna do sistema em
cada ciclo é nula.
IIO trabalho realizado em cada transformação que compõe o ciclo de Carnot é o
mesmo em cada um dos processos.
IIIO ciclo de Carnot foi idealizado com base no princípio da conservação da energia. E conseqüentemente, o calor absorvido em cada transformação é sempre
constante e convertido integralmente em uma quantidade equivalente de trabalho.
Dentre as afirmações está(ão) correta(s):
a) I
b) II
c) III
d) I e III e) II e III
7- A primeira lei da Termodinâmica não pode prever se um sistema pode ou não evoluir num determinado sentido. Só a segunda lei da Termodinâmica permite decidir antes da tentativa de sua
realização se uma determinada transformação é ou não possível de se efetivar. Estas afirmações
estão associadas ao ciclo de Carnot respectivamente nos aspectos:
a) A energia interna depende somente do estado do sistema e não de como o sistema foi posto
neste estado./ O calor é uma propriedade do sistema, portanto depende do processo como é
transferido.
b) Energia interna não é uma propriedade do sistema./ Calor é um processo cujo fluxo espontâneo é motivado por uma diferença de temperatura.
c) A variação da energia interna mede apenas a energia liquida transferida ao sistema./ É impossível o calor fluir espontaneamente qualquer que seja o processo.
d) A energia interna é uma propriedade do sistema, cuja variação depende apenas da energia
resultante transferida ao sistema./ Calor não é uma propriedade do sistema, portanto depende
dos detalhes do processo realizado, sendo impossível fluir espontaneamente de uma temperatura mais baixa para uma temperatura mais alta.
e) A energia interna determina a ordem para que determinada transformação ocorra./ Calor é
uma propriedade do sistema que não depende do processo como é transferido.