Questõessobre 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas

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UEA 2018 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

A máquina de Carnot é um sistema que, se pudesse ser construído, produziria o maior rendimento possível ao operar em ciclos entre duas temperaturas fixas, T1 e T2 , sendo T1 a temperatura absoluta da fonte quente, de onde viria a energia térmica para seu funcionamento, e T2 a temperatura absoluta da fonte fria, para onde seria rejeitado o calor não transformado em energia mecânica pela máquina.


Sabendo que o rendimento (η) da máquina de Carnot é calculado por η=1 - T2/T1 pode-se afirmar que esse rendimento

A
será de 100%, desde que T1 seja zero kelvin.
B
será de 100%, desde que T2 seja zero graus Celsius.
C
nunca será de 100%, uma vez que T2 jamais será zero kelvin.
D
será de 100%, desde que T2 = T1 .
E
nunca será de 100%, uma vez que T2 jamais será zero graus Celsius.
cbef50a9-02
MACKENZIE 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

A segunda lei da Termodinâmica afirma, em sucintas palavras, que não há a possibilidade de converter integralmente calor em trabalho. Esquematicamente, a figura abaixo revela como funciona u’a máquina térmica.

Considerando-se que o trabalho realizado nessa máquina valha 1,2 kJ e que a parte energética rejeitada para a fonte fria valha dois quintos da recebida da fonte quente, é correto afirmar que o rendimento da máquina retratada na figura e a parte energética rejeitada (em kJ) valem, respectivamente,

A
40% e 1,2
B
60% e 0,80
C
40% e 1,0
D
60% e 1,2
E
40% e 0,60
3e758ffd-f9
UFRGS 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

Uma máquina de Carnot apresenta um rendimento de 40%, e a temperatura de sua fonte quente é 500 K. A máquina opera a uma potência de 4,2 kW e efetua 10 ciclos por segundo.

Qual é a temperatura de sua fonte fria e o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo?

A
200 K - 42 J.
B
200 K - 420 J.
C
200 K - 42.000 J.
D
300 K - 42 J.
E
300 K - 420 J.
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FASEH 2019, FASEH 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

O físico Carnot, em seus estudos, descobriu que as máquinas térmicas teriam maior rendimento mediante:

A
Redução de entropia.
B
Aumento de entropia.
C
Transferência de calor.
D
Transferência de entropia.
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FUVEST 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Dinâmica, Calorimetria, Transformações Gasosas, Trabalho e Energia, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Equipamentos domésticos chamados de vaporizadores para roupa utilizam o vapor de água gerado por um sistema de resistências elétricas a partir de água líquida. Um equipamento com potência nominal de 1.600 W foi utilizado para passar roupas por 20 minutos, consumindo 540 mL de água. Em relação ao gasto total de energia do equipamento, o gasto de energia utilizado apenas para vaporizar a água, após ela já ter atingido a temperatura de ebulição, equivale a, aproximadamente,

Note e adote:

Entalpia de vaporização da água a 100 °C = 40 kJ/mol;

Massa molar da água = 18 g/mol;

Densidade da água = 1 g/mL.

A
0,04%.
B
0,062%.
C
4,6%.
D
40%.
E
62%.
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ENCCEJA 2018 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

Motores a combustão possuem rendimento muito baixo. Por exemplo, motores a gasolina apresentam um rendimento aproximado de 25%. Das perdas, 10% são devidas ao atrito mecânico entre componentes do motor, e 65% são perdas térmicas, das quais 30% são perdas pela interação dos gases com a parede da câmara de combustão e 35% são perdas para o ambiente. Por outro lado, motores elétricos têm um rendimento muito superior, da ordem de 80%.


Comparando-se os percentuais apresentados, essa grande diferença de rendimento é atribuída

A
às perdas térmicas, que no caso do motor elétrico são menores que as dos motores a combustão.
B
à gasolina, que não é um combustível adequado para motores a combustão.
C
aos motores elétricos, que transformam diretamente energia elétrica em cinética.
D
às perdas por atrito, que no motor elétrico são muito menores.
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ENCCEJA 2018 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Dinâmica, Calorimetria, Trabalho e Energia, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Usina termelétrica é uma instalação industrial utilizada para geração de energia elétrica a partir da queima de algum tipo de combustível. A usina é dividida em duas partes, uma térmica, na qual se produz vapor a altíssima pressão (Etapas 1 e 2), e outra elétrica, na qual se produz a eletricidade (Etapas 3 e 4):


Etapa 1: O combustível é queimado para aquecer a caldeira;

Etapa 2: A água no interior da caldeira é aquecida e transformada em vapor;

Etapa 3: O vapor entra em contato com as pás do eixo da turbina;

Etapa 4: A rotação do eixo da turbina no gerador produz energia elétrica.

Sociedade Federativa Brasileira. Usina de carvão. Disponível em: www.sfbbrasil.org. Acesso em: 8 jul. 2015 (adaptado).


Qual das etapas do processo de geração de energia descrito é caracterizada por uma transformação química?

A
Etapa 1
B
Etapa 2
C
Etapa 3
D
Etapa 4
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UEMG 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

As três formas de energia mais utilizadas no Brasil para produzir eletricidade são:

I. Energia do petróleo.
II. Energia hidroelétrica.
III. Energia do biodiesel.

Dessas formas de energia, as que têm como principal fonte o Sol são

A
I e II, apenas.
B
I e III, apenas.
C
II e III, apenas.
D
I, II e III.
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UNICENTRO 2016 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia, Gás Ideal



Considerando um gás ideal sofrendo o processo termodinâmico AB, conforme representado no gráfico, conclui-se que o trabalho realizado no processo AB, em J, é igual a

A
25,4
B
27,0
C
29,3
D
31,0
E
33,6
f1469b29-f9
PUC - SP 2017 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Eletrodinâmica - Corrente Elétrica, Resistores e Potência Elétrica, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica, Eletricidade

• Determine o volume de água, em litros, que deve ser colocado em um recipiente de paredes adiabáticas, onde está instalado um fio condutor de cobre, com área de secção reta de 0,138mm2 e comprimento 32,1m, enrolado em forma de bobina, ao qual será ligada uma fonte de tensão igual a 40V, para que uma variação de temperatura da água de 20K seja obtida em apenas 5 minutos. Considere que toda a energia térmica dissipada pelo fio, após sua ligação com a fonte, será integralmente absorvida pela água. Desconsidere qualquer tipo de perda.

Dado: resistividade elétrica do cobre = 1,72.10-8Ω.m

Quando necessário, adote:

• módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s-2

• calor latente de vaporização da água: 540 cal.g-1

• calor específico da água: 1,0 cal.g-1. °C-1

• densidade da água: 1 g.cm-3

• constante universal dos gases ideais: R = 8,0 J.mol-1.K-1

• massa específica do ar: 1,225.10-3 g.cm-3

• massa específica da água do mar: 1,025 g.cm-3

• 1cal = 4,0 J

A
0,50
B
1,00
C
1,25
D
1,50
f1425e74-f9
PUC - SP 2017 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia, Gás Ideal, 1ª Lei da Termodinâmica

• O diagrama abaixo mostra um ciclo realizado por 1 mol de um gás monoatômico ideal. Determine, em porcentagem, o rendimento de uma máquina de Carnot que operasse entre as mesmas fontes térmicas desse ciclo.



Quando necessário, adote:

• módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s-2

• calor latente de vaporização da água: 540 cal.g-1

• calor específico da água: 1,0 cal.g-1. °C-1

• densidade da água: 1 g.cm-3

• constante universal dos gases ideais: R = 8,0 J.mol-1.K-1

• massa específica do ar: 1,225.10-3 g.cm-3

• massa específica da água do mar: 1,025 g.cm-3

• 1cal = 4,0 J

A
24
B
35
C
65
D
76
68486a69-b9
UECE 2014 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

O biodiesel é um combustível biodegradável que pode ser produzido a partir de gorduras animais ou óleos vegetais. Esse combustível substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel automotivos. Considere que a queima de 1,0 g de biodiesel libera x Joules de energia e o rendimento do motor é de 15%. Qual o trabalho mecânico realizado pelo motor, em Joules, resultante da queima de 10 g desse combustível?

A
1,5x/100.
B
150x/10.
C
15x/100.
D
15x/10.
2306af54-f9
IF Sudeste - MG 2017 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Dinâmica, Trabalho e Energia, Física Térmica - Termologia

As máquinas térmicas são reconhecidas como precursoras da chamada Revolução Industrial, quando destacam-se os nomes de engenheiros ingleses do século XVIII. Sabe-se, entretanto, que a ideia de se utilizar o calor como agente de movimento remonta de séculos anteriores. Uma das primeiras descrições de uma máquina térmica faz referência à máquina de Heron de Alexandria, no século I d.C (figura 1). A reconstrução dessa máquina em dias atuais mostra-nos que sua eficiência não é muito atrativa, ou seja, grande parte da energia fornecida a ela é desperdiçada. Se a uma máquina de Heron fornece-se 5.000J de calor e percebe-se que ela libera 3.500J de calor, qual a eficiência dessa máquina?



Figura 1 - Representação da máquina de Heron
Fonte: Disponível em:<https://pt.wikipedia.org/wiki/Eol%C3%ADpila#/media/File:Aeolipile_illustration.png> . Acesso em: 08 set. 2017

A
10%
B
20%
C
25%
D
30%
E
35%
0d561f58-c9
URCA 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

A moto é um meio de transporte cada vez mais preferível pela população da região do cariri cearense (apesar de seus riscos), principalmente por ser considerada mais econômica em ralação ao consumo de combustíveis fósseis como a gasolina. Em relação à explicação científica no campo da Termodinâmica sobre o funcionamento de um motor de combustão interna da moto marque a alternativa aceita na linguagem científica:

A
Todo calor produzido pela gasolina é transformado em energia mecânica para movimentar as rodas.
B
O motor de uma moto é considerado uma máquina térmica e somente uma parte do calor gerado é convertido em trabalho mecânico.
C
O fluxo de calor no motor a combustão interna da moto sempre flui da estrutura mais fria para a estrutura mais quente.
D
O rendimento do motor de uma moto pode ser encontrado pela divisão entre a temperatura fria Tfria e a temperatura quente Tquente.
E
A troca de óleo periodicamente garante à eficiência total do funcionamento do motor a combustão interna da moto.
794c12aa-fc
UFT 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

Em tempos onde cientistas e empresas estão preocupados em desenvolver dispositivos cada vez mais eficientes, que consomem menos dos nossos recursos naturais, surgem protótipos que prometem alta eficiência energética. Com este intuito, um pesquisador afirma ter construído um motor a combustão que funciona de acordo com o ciclo de Carnot, cuja eficiência térmica é de 52% e opera entre as temperaturas de 7°C e 127°C. Com relação aos conceitos de máquinas térmicas é CORRETO afirmar que:

A
o motor não irá funcionar, pois sua eficiência máxima é de 40%.
B
o motor não irá funcionar, pois sua eficiência máxima é de 60%.
C
o motor irá funcionar, porém sua eficiência máxima é de 30%.
D
o motor irá funcionar, porém sua eficiência máxima é de 70%.
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FAMEMA 2016 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia

Duas máquinas térmicas ideais, 1 e 2, têm seus ciclos termodinâmicos representados no diagrama pressão × volume, no qual estão representadas duas transformações isotérmicas (Tmaior e Tmenor) e quatro transformações adiabáticas. O ciclo ABCDA refere-se à máquina 1 e o ciclo EFGHE, à máquina 2.



Sobre essas máquinas, é correto afirmar que, a cada ciclo realizado,


A
o rendimento da máquina 1 é maior do que o da máquina 2.
B
a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é maior do que na máquina 2.
C
a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é menor do que na máquina 2.
D
nenhuma delas transforma integralmente calor em trabalho.
E
o rendimento da máquina 2 é maior do que o da máquina 1.
cb887656-f8
PUC - RJ 2019 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia

Considere as três afirmativas abaixo, em relação a um gás ideal.


I - Em uma compressão adiabática, a temperatura final do gás não pode ser maior do que a inicial, pois nenhum calor é trocado com a vizinhança.

II - Em um processo isocórico (isovolumétrico), nenhum trabalho é realizado pelo gás.

III - Em um processo isobárico, o trabalho realizado pelo gás é proporcional ao quadrado da variação do volume.


Marque a única opção CORRETA:

A
Somente a afirmativa I é verdadeira.
B
Somente a afirmativa II é verdadeira.
C
Somente a afirmativa III é verdadeira.
D
Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
E
Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
23f849f4-e7
FAG 2018 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Transformações Gasosas, Física Térmica - Termologia

Um gás ideal é submetido às transformações A→B, B-→C, C-→D e D→A, indicadas no diagrama PxV apresentado na figura.

Com base nesse gráfico, analise as afirmações.


I. Durante a transformação A → B, a energia interna se mantém inalterada.
II. A temperatura na transformação C → D é menor do que a temperatura na transformação A→B.
III.Na transformação D → A, a variação de energia interna é igual ao calor absorvido pelo gás.


Dessas três afirmações, estão corretas: 

A
I e II, apenas.
B
III, apenas.
C
I e III, apenas.
D
II e III, apenas.
E
I, II e III.
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UFRN 2012 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

A biomassa é uma das principais fontes de energia renovável e, portanto, máquinas que a utilizam como combustível para geração de energia são importantes do ponto de vista ambiental. Um exemplo bastante comum é o uso da biomassa com o objetivo de acionar uma turbina a vapor para gerar trabalho. A figura ao lado mostra, esquematicamente, uma usina termoelétrica simplificada.

Nessa termoelétrica, a queima da biomassa na fornalha produz calor, que aquece a água da caldeira e gera vapor a alta pressão. O vapor, por sua vez, é conduzido por tubulações até a turbina que, sob a ação deste, passa a girar suas pás.

Considere desprezíveis as perdas de calor devido às diferenças de temperatura entre as partes dessa máquina térmica e o ambiente. Nesse contexto, a variação da energia interna da água da caldeira


A
é maior que a soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina.
B
é igual à soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina.
C
é igual à diferença entre o calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina.
D
é maior que a diferença entre calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina.
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ULBRA 2011 - Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas, Calorimetria, Física Térmica - Termologia, 1ª Lei da Termodinâmica

Nestes tempos de crise de energia elétrica, é importante pensarmos em sua economia, e principalmente porque, estando cada vez mais cara, ela representa uma fatia apreciável nas contas domésticas do mês. Por isso, pode-se melhorar o funcionamento de uma geladeira, limpando periodicamente o gelo formado no congelador. Estudos indicam que uma camada de 1 cm de gelo no congelador pode aumentar o consumo de energia da geladeira em mais de 20 %, porque o gelo que se forma cobrindo o congelador prejudica o desenvolvimento de uma geladeira. Assim sendo, podemos afirmar que:

A
O gelo é um bom isolante térmico, o que dificulta as trocas de calor no interior da geladeira.
B
A temperatura na geladeira depende da capacidade de vaporização no congelador.
C
O gelo favorece o declínio da temperatura, no interior da geladeira.
D
O gelo não tem influência no rendimento funcional da geladeira.
E
O gelo é um bom condutor térmico, o que facilita as trocas de calor no interior da geladeira.