Exercícios Gases e Termodinâmica
1-O gás carbônico produzido na reação de um comprimido efervescente com água foi seco e
recolhido àpressão de 1 atm e temperatura de 300K, ocupando um volume de 4 L. Se a essa
mesma temperatura o gás fosse recolhido à pressão de 2 atm, que volume ocuparia?
a) 2 L.
b) 3 L.
c) 6 L.
d) 8 L.
e) 9 L.
2-A figura mostra a seqüência de transformações ABCA sofridas por certa massa de gás ideal, sendo uma delas
isotérmica.
2
P (N/m )
10
A
5
C
0
0,4
B
0,8
V (m 3)
Se a temperatura em A é 500 K, a pressão e a temperatura em C valem, respectivamente,
a) 5104 N/m2 e 500 K.
b) 5104 N/m2 e 250 K.
c) 5103 N/m2 e 500 K.
d) 2,5103 N/m2 e 300 K.
e) 2,5104 N/m2 e 400 K.
3-Um cilindro contém gás ideal e está fechado por um êmbolo que pode deslizar facilmente. À
temperatura de 30°C, a altura, em relação à base do cilindro na qual o êmbolo se encontra em
equilíbrio, vale 20 cm. À temperatura de 60°C, a nova altura na qual o êmbolo se encontra em
equilíbrio vale:
a) 22 cm
b) 12 cm
c) 30 cm
d) 48 cm
e) 36 cm
4-Um gás perfeito sofreu uma transformação percorrendo o ciclo da figura abaixo.
Com base nas informações do gráfico, é correto afirmar que:
a) A energia interna do gás sofreu uma variação de 50 J no ciclo ABCDA.
b) No ponto D ao ponto A o gás sofreu uma expansão isobárica.
c) A temperatura absoluta no ponto C é o dobro da temperatura no ponto A.
d) Do ponto B ao ponto C houve um aumento da energia interna do gás.
e) O trabalho realizado pelo gás no ciclo ABCDA é de 100 J.
5-UFR-RJUma máquina térmica opera entre duas temperaturas, T1 e T2. Pode-se afirmar
que seu rendimento:
a) máximo, pode ser 100%;
b) pode ser maior que 100%;
c) nunca será inferior a 80%;
d) será máximo, se operar em ciclo de Carnot;
e) será máximo, se operar em ciclos.
6-UFRSUma máquina térmica ideal opera recebendo 450 J de uma fonte de calor e liberando
300 J no ambiente. Uma segunda máquina térmica ideal opera recebendo 600 J e
liberando 450 J. Se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da
primeira máquina, obteremos:
a) 1,50
b) 1,33
c) 1,00
d) 0,75
e) 0,25
7-Transformação gasosa adiabática é uma transformação em que o gás passa de
um estado a outro sem receber ou ceder calor para o ambiente. Essa transformação pode
ser obtida, na prática, se isolarmos termicamente o sistema ou se a transformação for
realizada rapidamente. Baseado nessas informações, assinale a afirmativa correta:
a) Numa transformação adiabática, a variação da energia interna do sistema é inversamente
proporcional ao trabalho.
b) Numa transformação adiabática o gás não se resfria nem esquenta.
c) Em uma compressão adiabática, a temperatura do gás aumenta.
d) Em uma transformação adiabática, não há realização de trabalho.
e) Em qualquer transformação adiabática, a pressão exercida pelo gás se mantém constante.
8-Um cilindro, cujo volume pode variar, contém um gás perfeito, à pressão de 4 atm, a uma
temperatura de 300 K. O gás passa, então, por dois processos de transformação:
I - seu volume aumenta sob pressão constante até duplicar, e
II - retorna ao volume original, através de uma compressão isotérmica.
A temperatura e a pressão do gás, ao final dos dois processos acima descritos serão,
respectivamente:
a) 300 K e 8 atm
b) 600 K e 4 atm
c) 300 K e 4 atm
d) 600 K e 8 atm
e) 600 K e 2 atm
9-O biodiesel resulta da reação química desencadeada por uma mistura de óleo vegetal com álcool de
cana. A utilização do biodiesel etílico como combustível no país permitiria uma redução sensível nas
emissões de gases poluentes no ar, bem como uma ampliação da matriz energética brasileira. O
combustível testado foi desenvolvido a partir da transformação química do óleo de soja. É também
chamado de B-30 porque é constituído de uma proporção de 30% de biodiesel e 70% de diesel
metropolitano. O primeiro diagnóstico divulgado considerou performances dos veículos quanto ao
desempenho, durabilidade e consumo. Um carro-teste consome 4,0 kg de biodiesel para realizar
3
trabalho mecânico. Se a queima de 1 g de biodiesel libera 5,0 × 10 cal e o rendimento do motor é de
15%, o trabalho mecânico realizado, em joules, vale, aproximadamente:
Dado: 1 cal = 4,2 joules
a) 7,2 × 105
b) 1,0 × 106
c) 3,0 × 106
d) 9,0 × 106
e) 1,3 × 107
10.Na prática não existe nenhuma máquina térmica que transforme todo o calor
recebido em trabalho. A energia que não é aproveitada na forma de trabalho é
transferida para uma fonte fria. Um motor cujo rendimento é de 80% realiza um
trabalho equivalente a 120J, qual é a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria?
a)
b)
c)
d)
e)
10J
20J
25J
30J
50J
11.Uma máquina térmica executa um ciclo entre as temperaturas de 227°C e 127°C.
Determine o máximo rendimento teórico que essa máquina poderia ter.
a) 10%
b) 20%
c) 30%
d) 40%
e) 80%
12-Considere as afirmativas:
I. Uma transformação gasosa adiabática pode ser obtida experimentalmente com o isolamento
térmico do sistema ou quando a transformação se faz com muita rapidez.
II. Em uma transformação gasosa isovolumétrica, a energia interna do gás aumenta se esse
gás absorver calor.
III. Em uma transformação gasosa isotérmica, a pressão e o volume do gás são grandezas
diretamente proporcionais.
6
IV. É impossível que uma máquina térmica consiga extrair 20x10 cal de uma fonte a 350K
6
rejeite 12x10 cal para outra fonte a 250K.
V. O calor específico de um gás monoatômico medido, numa transformação isobárica, é igual
àquele medido numa transformação a volume constante.
É correto afirmar que
a) somente I está correta.
b) somente II está correta.
c) somente I, III e V estão corretas.
d) somente I, II e IV estão corretas.
e) todas estão corretas.
13-Um motor térmico opera segundo o ciclo de Carnot onde a temperatura da fonte quente é
de 400 K e a temperatura da fonte fria é de 300 K. Esse motor em cada ciclo este recebe 500 J
da fonte quente. Podemos afirmar que o rendimento do motor e a energia dissipada na forma
de calor que não foi aproveitada em cada ciclo valem, respectivamente:
a) 100% e 500 J.
b) 80 % e 100 J.
c) 25 % e 375 J.
d) 75 % e 125 J.
e) 10 % e 450 J.
14-(Utfpr)As máquinas térmicas a vapor apresentam, em geral, rendimento muito pequeno. Se
uma certa máquina tem rendimento de 10% e cede 900 kJ para a fonte fria, a quantidade que
recebeu da fonte quente, em kJ, é igual a:
A) 910.
B) 1000.
C) 990.
D) 1010.
E) 1100.
15-Um gás ideal realiza o ciclo ABCDA indicado abaixo, onde estão representadas as
isotermas T1,T2 e T3 . A respeito dessa transformação, mantendo-se a massa de gás
constante, assinale a única alternativa correta.
a)
b)
c)
d)
e)
De A para B temos uma transformação isotérmica.
A temperatura do gás no estado A é maior que no estado B.
De B para C o gás aumenta a sua energia interna.
De C para D o gás aumenta a sua energia interna.
Na realização do ciclo ABCDA a quantidade de trabalho realizado pelo gás é
numericamente igual ao calor que ele troca com o exterior.
16-Uma máquina térmica que executa um ciclo onde a temperatura de trabalho da
fonte quente é de 327°C. Determine qual ser a temperatura da fonte fria para que o
máximo rendimento teórico possível dessa máquina seja de 20%.
a)
b)
c)
d)
e)
157°C
189°C
207°C
273°C
300°C
17-A figura a seguir representa o ciclo de Carnot, para um gás ideal. Sobre o ciclo podemos
afirmar que:
a)Na compressão adiabática, a temperatura do gás diminui.
b)O ciclo de Carnot apresenta um rendimento de 100 %.
c) Do ponto B ao ponto C houve um aumento da energia interna do gás.
d) Houve uma expansão isotérmica do ponto A até o ponto B.
e) O trabalho realizado pelo gás no ciclo é igual a sua variação de energia interna.
18-Uma determinada máquina térmica deve operar em ciclo entre as temperaturas de 27 °C e
227 °C. Em cada ciclo ela recebe 1.000 cal da fonte quente. Qual o máximo de trabalho que a
máquina pode fornecer por ciclo ao exterior?
19-O rendimento de uma máquina térmica é de 20%. Se, em cada ciclo, a máquina recebe da
fonte quente 200 J de calor, qual o trabalho realizado por ela em cada ciclo?
20-Considere uma máquina trabalhando segundo um ciclo de Carnot, operando com
rendimento de 40% e realizando 1.200 J de trabalho em cada ciclo. Para isso, ela recebe uma
quantidade de calor Q1 da fonte quente e rejeita Q2 para o meio ambiente (fonte fria), que está
à temperatura de 27 °C.
a) Quais os valores de Q1 e Q2?
b) Qual a temperatura da fonte quente?
21-Analisando-se uma certa quantidade de um gás perfeito que sofre uma expansão isobárica
e sabendo-se que Q é quantidade de calor trocado durante o processo, ∆U a variação de
energia interna do gás e ∆T a variação de temperatura, alternativa correta é:
a) Q < 0; ∆U < 0 e ∆T < 0
b) Q < 0, ∆U < 0 e ∆T > 0
c) Q < 0, ∆U > 0 e ∆T > 0
d) Q > 0, ∆U > 0 e ∆T > 0
e) Q = 0, ∆U < 0 e ∆T > 0
GABARITO
1.a2.b3.a4.d 5.c 6.d 7.c 8.d 9.e 10.d 11.b 12.d 13.c 14.b 15.e 16.c17.d
18.400 cal 19. 40 J. 20. a) 3.000 J e 1.800 J; b) 500 K. 21.d