Questõessobre 1ª Lei da Termodinâmica

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UEL 2016 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Atualmente, os combustíveis mais utilizados para o abastecimento dos carros de passeio, no Brasil, são o etanol e a gasolina. Essa utilização somente é possível porque os motores desses automóveis funcionam em ciclos termodinâmicos, recebendo combustível e convertendo-o em trabalho útil.
Com base nos conhecimentos sobre ciclos termodinâmicos, assinale a alternativa que apresenta corretamente o diagrama da pressão (P) versus volume (V) de um motor a gasolina.

8ac2d7aa-b0

UFGD 2016 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Em fevereiro de 2015, dois cientistas franceses publicaram na revista Journal of The Royal Society Interface um artigo que mostra a termodinâmica, biomecânica e acústica envolvida no estouro de um grão de pipoca. Os Físicos Emmanuel Virot e Alexandre Ponomarenk mostraram através da sincronia entre gravações de vídeo e áudio, nos centésimos de segundos em que a pipoca estoura, que o som característico ocorre devido a liberação do vapor d’agua confinado no grão a aproximadamente 180°C. Neste sentido, é correto afirmar que:

A porosidade do grão da pipoca impede que a agua do seu interior evapore mesmo a uma temperatura de 180°C.

O calor recebido pela pipoca faz com que a água de dentro do grão se transforme em vapor, consequentemente a pressão no seu interior diminui.

No instante em que o amido, antes gelatinoso, aumenta de tamanho e com o rompimento do pericarpo se solidifica, o volume e a densidade da pipoca aumentam.

Quando a temperatura da pipoca excede a 100°C, o seu teor de água entra em ebulição e atinge um equilíbrio termodinâmico à pressão de vapor, tal como uma panela de pressão.

A pressão no interior da pipoca embora aumente com a evaporação da agua seu valor nunca ultrapassa a temperatura externa de 1 Atm.

e13804c3-b0

UNICENTRO 2010 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Calorimetria, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Assinale a alternativa correta.

Uma máquina térmica não pode ter rendimento igual a 1 (um), principalmente porque há sempre troca de calor entre os componentes da máquina.

O movimento incessantes das moléculas de um gás foi admitido sem demonstração experimental por parecer lógico e indemonstrável por intermédio de experimentos.

Temperatura de um corpo é a grandeza que indica a energia de agregação das moléculas.

Enche-se uma garrafa completamente com água à temperatura de 4,0ºC. A seguir, sem tampar a garrafa, esfria-se o sistema até atingir 0 ºC, sem congelamento. Neste processo o líquido não transborda.

Acima da temperatura crítica um fluido não apresenta transição física alguma.

5bde90b1-b0

IFF 2016 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Calorimetria, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Um estudante de ciências precisa analisar o comportamento de um microorganismo que vive em meio aquoso, mas que consegue sobreviver apenas em uma faixa de temperatura de 0 ºC a 10 ºC . Para isso ele elaborou uma "câmara fria". Essa câmara consiste em uma caixa de isopor com um sensor de temperatura para monitoramento. Quando a temperatura da água no interior chega a 10 ºC, um resfriador, em contato com a água no interior, é ligado automaticamente por um tempo para diminuir um pouco a temperatura. A caixa é representada pelo esquema abaixo:

Sabe-se que a capacidade térmica da caixa é desprezível e que, para esse intervalo de temperatura, ela permite entrada de calor do ambiente do laboratório, na taxa 2 cal/s. Durante a análise de uma amostra com volume interno de 800 ml de água, em certo momento, quando o sensor interno indicava 6 ºC , o estudante percebeu que o seu resfriador parou de funcionar. O estudante vai, então, adicionar imediatamente certa quantidade de água a 0 ºC para não comprometer o experimento, enquanto conserta o resfriador. Assinale a alternativa que contém a menor quantidade de água que deve ser adicionada à caixa, com o objetivo de manter a temperatura em sua faixa aceitável, sabendo que o estudante demora exatamente uma hora para consertar o resfriador. Considere que a quantidade de água foi adicionada rapidamente, de forma que a taxa da troca de calor durante todo o processo permaneceu constante em 2 cal/s, e que o calor específico da solução aquosa é igual ao da água.

100 ml

200 ml

300 ml

400 ml

500 ml

13364162-b0

UFT 2013 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

No mundo dos quadrinhos, muita coisa é permitida. Por exemplo, o Homem-de-gelo é capaz de esfriar objetos e ambientes. Os quadrinhos não dizem, mas é possível supor que o calor retirado dos objetos e do ambiente seja absorvido pelo próprio super-herói. Nesse caso, ele deveria esquentar até, eventualmente, ferver, evaporar ou queimar. O princípio físico que permite tirar essa conclusão é a Lei

de Boyle.

de Stefan-Boltzmann.

Zero da Termodinâmica.

Primeira da Termodinâmica.

Segunda da Termodinâmica.

1534797d-b0

UFT 2013 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

A figura abaixo representa um diagrama p × V simplificado do ciclo de funcionamento de um motor de combustão interna. Tendo como base a figura, para que o rendimento máximo deste motor seja de 32% é necessário que:

V2 = 0,68 V1

p1 = 0,68 p2

V2 = 0,68 V3

p3 = 0,68 p4

V3 = 0,68 V4

777b8aa0-af

UFU-MG 2010 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Um botijão de cozinha contém gás sob alta pressão. Ao abrirmos esse botijão, percebemos que o gás escapa rapidamente para a atmosfera. Como esse processo é muito rápido, podemos considerá-lo como um processo adiabático.
Considerando que a primeira lei da termodinâmica é dada por ∆U = Q - W, onde ∆U é a variação da energia interna do gás, Q é a energia transferida na forma de calor e W é o trabalho realizado pelo gás, é correto afirmar que:

A pressão do gás aumentou e a temperatura diminuiu.

O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás não variou.

O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás diminuiu.

A pressão do gás aumentou e o trabalho realizado foi negativo.

777e9e05-af

UFU-MG 2010 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Em relação à Primeira e à Segunda Lei da Termodinâmica, é correto afirmar que:

Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica não é violada porque o sistema não está isolado.

Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada, uma vez que esse é um sistema isolado.

Na expansão adiabática de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e, considerando que esse não é um sistema isolado, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada.

Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a primeira lei da termodinâmica não é violada, porque o sistema não está isolado.

000f42f1-0a

UNESP 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Define-se meia-vida térmica de um corpo (t1/2) como o tempo necessário para que a diferença de temperatura entre esse corpo e a temperatura de sua vizinhança caia para a metade.

Considere que uma panela de ferro de 2 kg, inicialmente a 110 ºC, seja colocada para esfriar em um local em que a temperatura ambiente é constante e de 30 ºC. Sabendo que o calor específico do ferro é 0,1 cal/(g·ºC), a quantidade de calor cedida pela panela para o ambiente no intervalo de tempo de três meias-vidas térmicas da panela é

16000 cal.

14000 cal.

6000 cal.

12000 cal.

8000 cal.

65aa58a5-09

CEDERJ 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Duas amostras de gás estão em um recipiente rígido isolado termicamente do exterior e com duas câmaras separadas por uma parede que também é rígida. O gás na primeira câmara está a uma temperatura menor que o gás na segunda câmara. Lentamente, a parede rígida permite a passagem de calor levando a uma situação de equilíbrio térmico entre as câmaras. A variação de energia interna do gás na primeira câmara, ΔU, e o calor recebido por ele, Q, têm seus sinais descritos por

ΔU > 0 e Q > 0

ΔU > 0 e Q < 0

ΔU < 0 e Q > 0

ΔU < 0 e Q < 0

1a0f0499-fa

UECE 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Dois resistores idênticos são ligados em paralelo a uma mesma bateria. Considere duas massas de água m1 e m2, com m1 = 2m2 e temperaturas iniciais iguais. Se cada resistor é mergulhado em uma das massas de água, é correto afirmar que a quantidade de calor Q1 passada para a massa m1 e Q2, para m2, são tais que

Q1 = 2Q2.

Q1 = Q2/2.

Q1 = 4Q2.

Q1 = Q2.

d0acec09-f2

USP 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

No diagrama P x V da figura, A, B e C representam transformações possíveis de um gás entre os estados I e II.

Com relação à variação ΔU da energia interna do gás e ao trabalho W por ele realizado, entre esses estados, é correto afirmar que

ΔUA = ΔUB = ΔUC e WC > WB > WA.

ΔUA >ΔUC >ΔUB e WC = WA < WB.

ΔUA < ΔUB < ΔUC e WC > WB > WA.

ΔUA = ΔUB = ΔUC e WC = WA > WB.

ΔUA > ΔUB > ΔUC e WC = WB = WA.

d91ae484-f1

UNICAMP 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Na depilação, o laser age no interior da pele, produzindo uma lesão térmica que queima a raiz do pelo. Considere uma raiz de pelo de massa m = 2,0 × 10-10 kg inicialmente a uma temperatura o Ti = 36 oC que é aquecida pelo laser a uma temperatura final o Tf = 46 oC. Se o calor específico da raiz é igual a o c = 3000 J/(kg oC) , o calor absorvido pela raiz do pelo durante o aquecimento é igual a

A depilação a laser é um procedimento de eliminação dos pelos que tem se tornado bastante popular na indústria de beleza e no mundo dos esportes. O número de sessões do procedimento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área.

6,0 x 10-6 J.

6,0 x 10-8 J.

1,3 x 10-12 J.

6,0 x 10-13 J.

69f2db05-a5

UFU-MG 2018 - Física - Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia, Gás Ideal, 1ª Lei da Termodinâmica

Uma das formas de transformar calor em trabalho é por meio de máquinas térmicas. Um recipiente completamente fechado contendo um gás ideal, em que uma de suas faces, em forma de um êmbolo, possui liberdade de se mover em uma dada direção é um sistema termodinâmico simples que pode servir para exemplificar uma máquina térmica. Nesse exemplo, quando uma fonte de calor fornece energia ao gás, dependendo das condições, as transformações podem fazer com que o êmbolo se mova, realizando um trabalho. Na figura (A), está indicada a situação inicial de um gás ideal em condições de temperatura (T0), volume (V0) e pressão (P0), com o êmbolo recebendo uma resistência externa (R0) e, na figura (B), estão indicadas as condições finais após o gás receber calor, sofrer um aquecimento e uma expansão, com temperatura (TF), volume (VF), pressão (PF) e recebendo uma resistência externa (RF).

Considerando-se que, no caso da figura, as forças de resistências inicial (R0) e final (RF) são diferentes, é correto afirmar que

o trabalho realizado pelo gás pode ser calculado pelo produto da pressão inicial (P0) e pela variação do volume (VF – V0).

o resultado obtido pelo produto da pressão e do volume, tanto na situação inicial quanto na situação final, é um valor constante.

a soma das energias cinéticas de todas as moléculas do gás na situação final é maior que a da situação inicial.

o trabalho realizado pelo gás sobre o ambiente é igual a quantidade de calor (Q) que o gás recebeu.

81a8169c-74

CEDERJ 2018 - Física - Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Considere que uma massa de água MA, inicialmente numa temperatura de 90°C, seja despejada em um recipiente isolante térmico contendo uma outra massa de água Mb, a 10°C. Isolado termicamente do meio ambiente, o sistema composto pelos dois líquidos atinge, depois de um certo tempo, a temperatura de equilíbrio de 60°C. |ΔUA| e |ΔUB| representam, respectivamente, os valores absolutos das variações de energia interna de cada uma das massas d'água nesse processo.

As relações entre |ΔUA| e |ΔUB| e entre as massas MA e MB são:

|ΔUA|=|ΔUB|e MA > MB

|ΔUA|< |ΔUB|e MA > MB

|ΔUA|< |ΔUB| e MA < MB

|ΔUA| = |ΔUB| e MA < MB

37748996-49

UNB 2010 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

No que concerne às leis da termodinâmica, existem apenas duas formas de energia em trânsito: o calor e o trabalho, sendo a primeira forma associada a uma diferença de temperatura.

Tendo o texto apresentado como referência inicial e acerca dos
múltiplos aspectos que ele suscita, julgue o próximo item.

Certo

Errado

0b01fbcf-49

UNB 2010 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Em suas várias ocorrências, o termo “entropia” pode ser substituído por energia sem que se altere o sentido do texto.

Considerando o texto acima, julgue o item e assinale a
opção correta.

Certo

Errado

d9ec8f59-73

UDESC 2010 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura 4.

O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo é:

( ) + 30 J

( ) - 90 J

( ) + 90 J

( ) - 60 J

( ) - 30 J

d19cee47-e4

PUC-GO 2016 - Física - Fundamentos da Cinemática, 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Dinâmica, Cinemática, Trabalho e Energia, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

No conto de Moacyr Scliar (Texto 7), temos o termo “trabalho”. Para a Física, esse termo pode estar relacionado com variação de energia e, nesse sentido, gases podem executar trabalho, como é o caso das locomotivas a vapor. No Brasil, uma das primeiras locomotivas a vapor dotadas de um mecanismo de articulação para suas rodas foi a Baldwin Flexible. Essa locomotiva, propulsionada por um motor a vapor, era composta de três partes: a caldeira, que produzia o vapor pela queima do combustível; a máquina térmica, que transformava a energia do vapor em trabalho mecânico, e a carroceria, que carregava a composição. A seguir, temos um quadro com as características de uma dessas locomotivas:
Considerando-se a máquina térmica um sistema fechado, contendo um pistão que pode expandir-se livremente dentro de uma cavidade, aproveitando somente a energia proveniente do carvão, a variação do volume do gás na cavidade para um funcionamento de 5 minutos à potência máxima e considerando-se a pressão na cavidade igual à pressão máxima na caldeira será de (assinale a resposta correta):

TEXTO 7

O mistério dos hippies desaparecidos

Ide ao Mercadão da Travessa do Carmo. Que vereis? O alegre, o pitoresco, o colorido. Admirai a excelente organização: cada artesão em seu quadrado, exibindo belos trabalhos.

Mas... Nada vos chama a atenção?

Não? Neste caso, pergunto-vos: onde estão os hippies da Praça Dom Feliciano? Isso mesmo, aqueles que ficavam na frente da Santa Casa. Onde estão? Não sabeis?

O homem de cinza sabe.

O homem de cinza vinha todos os dias à Praça Dom Feliciano. Ficava muito tempo olhando os hippies, que não lhe davam maior atenção. O homem, ao contrário, parecia muito interessado neles: examinava os objetos expostos, indagava por preços, por detalhes da manufatura. E anotava tudo numa caderneta de capa preta. Um dia perguntou aos hippies onde moravam. Por aí, respondeu um rapaz. Numa comuna? — perguntou o homem. Não, não era em nenhuma comuna; na realidade, estavam ao relento. O homem então disse que eles deveriam morar juntos numa comuna. Ficaria mais fácil, mais prático. O rapaz concordou. Não estava com muita vontade de falar; contudo, acrescentou, depois de uma pausa, que o problema era encontrar o lugar para a comuna.

Não é problema, disse o homem; eu tenho uma chácara lá na Vila Nova, com uma boa casa, gramados, árvores frutíferas. Se vocês quiserem, podem ficar lá. No amor? — perguntou o rapaz.

— No amor, bicho — respondeu o homem, rindo. Só quero que vocês tomem conta da casa. Os hippies confabularam entre si e resolveram aceitar. O homem levou-os — eram doze, entre rapazes e moças — à chácara, numa camioneta Veraneio. Deixou-os lá.

Durante algum tempo não apareceu. Mas, num domingo, deu as caras. Conversou com os jovens sobre a chácara, contou histórias interessantes. Finalmente, pediu para ver o que tinham feito de artesanato. Examinou as peças atentamente e disse:

— Posso dar uma sugestão? Eles concordaram. Como não haveriam de concordar? Mas foi assim que começou. O homem organizou-os em equipes: a equipe dos cintos, a equipe das pulseiras, a equipe das bolsas.

Ensinou-os a trabalhar pelo sistema de linha de montagem; racionalizou cada tarefa, cada atividade.

Disciplinou a vida deles, também. Centralizou todo o consumo de tóxicos. Fornecia drogas mediante vales, resgatados ao fim do mês, conforme a produção. Permitiu que se vestissem como desejavam, mas era rígido na escala de trabalho. Seis dias por semana, folga às quartas — nos domingos tinham de trabalhar. Nestes dias, o homem de cinza admitia visitantes na chácara, mediante o pagamento de ingressos. Um guia especialmente treinado acompanhava-os, explicando todos os detalhes acerca dos hippies, estes seres curiosos.

O homem de cinza já era muito rico, mas agora está multimilionário. É que organizou uma firma, e exporta para os Estados Unidos e para o Mercado Comum Europeu cintos, pulseiras e bolsas.

Parece que, para esses artigos, não há sobretaxa de exportações. Escreveu um livro — Minha Vida Entre os Hippies — que tem se constituído em autêntico êxito de livraria; uma adaptação para a televisão, sob forma de novela, está quase pronta. E quem ouviu a trilha sonora, garante que é um estouro.

Tem apenas um temor, este homem. É que um dos hippies, de uma hora para outra, cortou o cabelo, passou a tomar banho — e usa agora um decente terno cinza. Por enquanto ainda não se manifestou; mas trata-se — o homem de cinza está convencido disto — de um autêntico contestador.

(SCLIAR, Moacyr. Melhores contos. São Paulo: Global, 2003. p. 130-132.)

75 m3 .

7,5 m3 .

45 m3 .

450 m3 .

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ENEM 2016 - Física - Dinâmica, Trabalho e Energia, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg °C).
Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de

42.

84.

167.

250.

500.