Questõessobre 1ª Lei da Termodinâmica

Um sistema termodinâmico sofre uma compressão isobárica ao ser levado de um estado inicial A para um estado final B. Para o processo descrito, os sinais de Q (quantidade de calor), W (trabalho) e ∆U (variação da energia interna) são, respectivamente,

Ao enchermos o pneu de uma bicicleta usando uma bomba manual, o cilindro da bomba esquenta. A razão para tal fato é que ocorre

Sobre o funcionamento das máquinas térmicas, analise as afirmações abaixo e assinale o que for correto.

Quando um motor ideal realiza um ciclo termodinâmico, a energia gasta, na forma de calor, é sempre maior que o trabalho realizado sobre o meio exterior.

Por ter acabado o gás de cozinha, a dona de casa utilizou um aquecedor de 200W de potência para aquecer a água do café. Dispondo de 1 litro (1000 g) de água que se encontrava a 22°C, e supondo que apenas 80% dessa potência foi usada no aquecimento da água, qual a temperatura atingida pela água após um instante de 30 mim? (Adote 1cal = 4,0 J e calor especifico da água c = 1 cal/g°C)

Durante um salto, em abril de 1987, o paraquedista Gregory Robertson percebeu que a colega Debbie Williams havia desmaiado ao colidir com um terceiro paraquedista e, por isso, ela não tinha como abrir o próprio paraquedas. Robertson, que também não tinha aberto o paraquedas e estava muito acima de Debbie, colocou-se de cabeça para baixo, aproximou seus braços do tronco e esticou as pernas, a fim de minimizar a força de arrasto exercida pelo ar e, assim, maximizar sua velocidade de queda. Depois de atingir uma velocidade terminal de 320 km/h, Robertson alcançou a moça e abriu o paraquedas dela. Em seguida, ele abriu o próprio paraquedas.

Fonte: Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de Física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2013.

A força de arraste e a aceleração sentida por Robertson ao atingir a velocidade terminal são respectivamente:

Até recentemente, muitos acreditavam que a resposta para o enigma da vida já havia sido dada pela teoria da evolução de Darwin, adicionada da genética moderna. Segundo a teoria da evolução, o motor por trás da incrível variedade entre as espécies é o processo no qual os seres vivos são mais ou menos adaptados para sobreviver em seu ambiente e sob a constante competição com outras espécies por espaço e comida. A teoria da evolução é extremamente eficiente na descrição de como as espécies se diversificam. Mas ela não explica o "fenômeno vida". Dizer que a vida aqui na Terra veio do espaço também não resolve a questão, apenas a muda de lugar. O que complica as coisas é uma lei da física que diz que sistemas isolados (aqueles que não podem trocar energia com o exterior) tendem a ficar cada vez mais desordenados com o passar do tempo. Ora, seres vivos são sistemas extremamente complexos, parecendo violar essa lei. Como tal manifestação de ordem pode surgir em uma região pequena do espaço (um organismo) e sobreviver durante tanto tempo? A resposta vem do fato de seres vivos não serem sistemas isolados.

Fonte: Gleiser, M. A origem da vida revisitada. Folha de S. Paulo Ciência. In Folha de S. Paulo, 24 de fevereiro de 2002. (Adaptado). Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe2402200202.htm

ASSINALE a alternativa que indica corretamente a lei da física e o mecanismo de evolução referidos pelo autor do texto.

Na figura a seguir , quando o sistema vai do estado a até o estado c ao longo do caminho abc, um calor igual a 85 J flui para o interior do sistema; e um trabalho de 57 J é realizado pelo sistema. Quando o sistema retorna de c para a ao longo do caminho encurvado, o valor absoluto do trabalho realizado sobre o sistema é 10 J.

Qual o valor do calor liberado/absorvido durante a transformação de c para a ao longo do caminho encurvado?

Considere o sinal + para calor absorvido e - para calor liberado na resposta.

Ao sofrer uma compressão isobárica, no interior dos cilindros de um motor ideal, a temperatura e o volume do biodiesel são alterados.

A combustão completa de um mol de moléculas do biodiesel C17H35COOCH2CH3 produzirá 20 mols de CO2 e 20 mols de água.

O biodiesel pode ser produzido pela reação de transesterificação de ácidos graxos, presentes nos óleos e nas gorduras vegetais e animais.

Um motor ideal, que opera sempre com reservatórios de calor a uma diferença de temperatura fixa, apresenta o mesmo rendimento quando alimentado com diesel ou biodiesel.

Em relação às propriedades termodinâmicas da água, são apresentadas algumas afirmações. Assinale a alternativa que descreve corretamente uma dessas propriedades.

Calor é o termo associado à transferência de energia térmica de um sistema a outro, ou entre partes de um mesmo sistema, exclusivamente em virtude da diferença de temperatura entre os corpos. O fluxo de calor ocorre espontaneamente no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico.

Num dia frio de temperatura ambiente igual a 6 ºC, um quarto vazio de dimensões 3,0 m x 4,0 m x 2,0 m deve ser aquecido utilizando-se um aparelho de ar condicionado de 12 mil BTU (equivalente a aproximadamente 3500 W). O quarto contém apenas ar (densidade do ar = 1 kg/m3 e deseja-se aquecê-lo utilizando o aparelho de ar condicionado em máxima e constante potência. Sabendo que o calor específico do ar vale aproximadamente 1,0 J/gºC, e que até atingir 26 ºC as paredes de concreto absorvem 16.000 kJ, o tempo necessário para atingir a temperatura desejada no interior do quarto é de

Depois de preparar um assado, um cozinheiro precisa retirar a forma de alumínio de dentro do forno. Para isso, ele protege suas mãos com luvas feitas de material isolante, pois apesar de conseguir colocar as mãos dentro desse forno e suportar a alta temperatura do ar sem protegê-las, ele não pode tocar na forma quente sem a devida proteção térmica. Isso ocorre porque

Acerca das leis da termodinâmica podemos afirma que:

I) Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, os três estarão em equilíbrio térmico entre si.
II) O calor recebido por um sistema é igual à soma entre a variação da energia interna do sistema e o trabalho efetuado pelo sistema.
III) É impossível que uma máquina térmica, operando em ciclos, tenha como único efeito a extração de calor de um reservatório e a execução de trabalho integral dessa quantidade de energia.

Está correto apenas o que se afirma no(s) item(ns):

O gráfico da figura ilustra qualitativamente a variação da pressão (p) exercida pelo combustível̸gás de um pistão do motor de um veículo, em função do volume (V) ocupado pelo combustível̸gás no interior da câmara de combustão, durante um ciclo. O rendimento do motor é de 40%.

O calor fornecido a esse sistema pela fonte quente durante um ciclo, em função dos dados, está corretamente expresso por:

Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas:

“Termodinâmica é o ramo da física que investiga as leis e processos que regem as relações entre calor, trabalho e outras formas de transformações de energia, mais especificamente as mudanças de energia que a disponibilizem para a realização de trabalho. Por isso, o entendimento da termodinâmica impulsionou e foi impulsionado pela 1ª Revolução Industrial, na qual máquinas utilizavam calor para fornecer trabalho mecânico – as máquinas a vapor – dando origem aos motores e refrigeradores de hoje”.