Transcript 2ANO FOER 2º TRIMESTRE LISTA DE EXERCÍCIOS 1. (Puc

2ANO – FOER 2º TRIMESTRE – LISTA DE EXERCÍCIOS
1. (Puc-rio) Um gás ideal possui um volume de 100 litros e está a uma temperatura de 27 °C e a
uma pressão igual a 1 atm (100000 Pa). Este gás é comprimido a temperatura constante até
atingir o volume de 50 litros.
a) Calcule a pressão do gás quando atingir o volume de 50 litros.
O gás é em seguida aquecido a volume constante até atingir a temperatura de 627 °C.
b) Calcule a pressão do gás nesta temperatura.
2. (Ufrj) Um recipiente de volume variável, em equilíbrio térmico com um reservatório de
temperatura constante, encerra uma certa quantidade de gás ideal que tem inicialmente
pressão de 2,0 atmosferas e volume de 3,0 litros. O volume máximo que esse recipiente pode
atingir é de 5,0 litros, e o volume mínimo é de 2,0 litros. Calcule as pressões máxima (pmax) e
mínima (pmin) a que o referido gás pode ser submetido.
3. (Puc-rio) 0,5 moles de um gás ocupam um volume V de 0,1 m3 quando a uma temperatura
de 300 K. Qual é a pressão do gás a 300 K? Considere R = 8,3 J/ mol K.
4. (Fuvest) Em um "freezer", muitas vezes, é difícil repetir a abertura da porta, pouco tempo
após ter sido fechado, devido à diminuição da pressão interna. Essa diminuição ocorre porque
o ar que entra, à temperatura ambiente, é rapidamente resfriado até a temperatura de
operação, em torno de - 18 °C. Considerando um "freezer" doméstico, de 280 L, bem vedado,
em um ambiente a 27 °C e pressão atmosférica P³, a pressão interna poderia atingir o valor
mínimo de:
Considere que todo o ar no interior do "freezer", no instante em que a porta é fechada, está à
temperatura do ambiente.
a) 35% de P³
b) 50% de P³
c) 67% de P³
d) 85% de P³
e) 95% de P³.
5. Um mol de gás ideal sofre a transformação Aë B ë C indicada no
diagrama pressão × volume da figura a seguir.
Dado: R (constante dos gases) = 0,082 atm.L/mol K = 8,3 J/mol K
a) Qual é a temperatura do gás no estado A?
b) Qual é o trabalho realizado pelo gás na expansão A ë B?
c) Qual é a temperatura do gás no estado C?
6. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se
expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta.
a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse
sistema.
7. O gás sofre a transformação AB indicada no gráfico P x V. Se o calor que o gás recebe na
transformação equivale a 50 J, determine a variação da energia interna desse gás.
8. (Uern 2013) A variação da energia interna de um gás perfeito em uma transformação
isobárica foi igual a 1200 J. Se o gás ficou submetido a uma pressão de 50 N/m2 e a quantidade
de energia que recebeu do ambiente foi igual a 2000 J, então, a variação de volume sofrido
pelo gás durante o processo foi
a) 10 m3.
b) 12 m3.
c) 14 m3. d) 16 m3.
9. (Ufrgs 2013) Um projeto propõe a construção de três máquinas térmicas, M1, M2 e M3, que
devem operar entre as temperaturas de 250 K e 500 K, ou seja, que tenham rendimento ideal
igual a 50%. Em cada ciclo de funcionamento, o calor absorvido por todas é o mesmo: Q = 20
kJ, mas espera-se que cada uma delas realize o trabalho W mostrado na tabela abaixo.
Máquina
W
M1
20 kJ
M2
12 kJ
M3
8 kJ
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, verifica-se que somente é possível a
construção da(s) máquina(s)
a) M1. b) M2. c) M3. d) M1 e M2.
e) M2 e M3.
10. (Cefet MG 2013) Um motor de avião com funcionamento a querosene apresenta o
seguinte diagrama por ciclo.
A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima do combustível e possui um valor
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igual a 6,0 × 10 J/kg. A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, em kg, é
a) 0,070. b) 0,20. c) 5,0. d) 7,5. e) 15.
11. (Epcar (Afa) 2012) Com relação às máquinas térmicas e a Segunda Lei da Termodinâmica,
analise as proposições a seguir.
I. Máquinas térmicas são dispositivos usados para converter energia mecânica em energia
térmica com consequente realização de trabalho.
II. O enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica, proposto por Clausius, afirma que o calor
não passa espontaneamente de um corpo frio para um corpo mais quente, a não ser forçado
por um agente externo como é o caso do refrigerador.
III. É possível construir uma máquina térmica que, operando em transformações cíclicas, tenha
como único efeito transformar completamente em trabalho a energia térmica de uma fonte
quente.
IV. Nenhuma máquina térmica operando entre duas temperaturas fixadas pode ter
rendimento maior que a máquina ideal de Carnot, operando entre essas mesmas
temperaturas.
São corretas apenas
a) I e II
b) II e III
c) I, III e IV
d) II e IV
12. (Unb 2011) Suponha que uma colheitadeira de grãos que se comporta como uma máquina
térmica de Carnot funcione entre as temperaturas de 27 ºC e 327 ºC, a partir de uma potência
recebida de 1.000 W. Calcule, em joules, a quantidade máxima de energia que essa máquina
pode transformar em trabalho mecânico em 1 segundo. Para a marcação no caderno de
respostas, despreze, caso exista, a parte fracionária do resultado final obtido, após realizar
todos os cálculos solicitados.
13. (Ufal 2010) A cada ciclo de funcionamento, o motor de um certo automóvel retira 40 kJ do
compartimento da fonte quente, onde se dá a queima do combustível, e realiza 10 kJ de
trabalho. Sabendo que parte do calor retirado da fonte quente é dispensado para o ambiente
(fonte fria) a uma temperatura de 27 ºC, qual seria a temperatura no compartimento da fonte
quente se esse motor operasse segundo o ciclo de Carnot?
Dado: considere que as temperaturas em graus centígrados, TC, e Kelvin, TK, se relacionam
através da expressão TC = TK − 273.
a) 127 ºC
b) 177 ºC
c) 227 ºC
d) 277 ºC
e) 377 ºC
14. (Enem 2003) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e
de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a
transformação de energia química em energia mecânica acontece
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.
15. (Ufpa 2012) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor
térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira
uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é
correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é
a) 13,3%
b) 23,3%
c) 33,3%
d) 43,3%
e) 53,3%
16. (Ufpb 2011) Uma máquina térmica opera usando um gás ideal monoatômico, de acordo
com o ciclo representado na figura abaixo.
Sabendo que a temperatura de operação da máquina no ponto B é de 500 K, identifique as
afirmativas corretas:
(
) O trabalho realizado pela máquina térmica em um ciclo é de 4 x 105 J.
( ) A eficiência dessa máquina é igual à eficiência de uma máquina operando segundo o ciclo
de Carnot.
(
) A menor temperatura atingida durante o ciclo de operação da máquina é de 100 K.
( ) Para uma máquina térmica ideal que trabalhe entre as temperaturas de operação do
ciclo representado na figura, a maior eficiência possível é de 0,7.
(
) A variação de energia interna em um ciclo completo é nula.