6) Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20 C? Considere R= 8,31 J/mol.K.

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1 1) (UFRGS-RS) Um gás encontra-se contido sob a pressão de N/m 2 no interior de um recipiente cúbico cujas faces possuem uma área de 2m 2. Qual é o módulo da força média exercida pelo gás sobre cada face do recipiente? 2) (UFMS-MS) Sem variar sua massa, um gás ideal sofre uma transformação a volume constante. É correto afirmar que a) a transformação é isotérmica. b) a transformação é isobárica. c) o gás não realiza trabalho. d) sua pressão diminuirá,se a temperatura do gás aumentar. e) a variação de temperatura do gás será a mesma em qualquer escala termométrica. 3) (Uneb-BA) Um gás ideal sofre uma expansão isobárica, variando seu volume de 2 m3até 5 m3. Se o trabalho realizado sobre o gás foi de 30J, a pressão mantida durante a expansão, em N/m2, foi de: a) 10 b) 12 c) 14 d) 16 e) 18 4) (UFPE-PE) Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 cm de aresta, contém gás ideal à temperatura de 300 K e à pressão de 1 atm. Qual a variação da força que atua em uma das paredes da caixa, em N, após o sistema ser aquecido para 330 K e estar em equilíbrio térmico? Despreze a dilatação térmica do metal. 5) Uma massa gasosa, inicialmente num estado A, sofre duas transformações sucessivas e passa para um estado C. A partir do estado A esse gás sofre uma transformação isobárica e passa para o estado B. A partir do estado B, ele sofre uma transformação isotérmica e passa ao estado C. O diagrama que melhor expressa essas transformações é: 6) Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20 C? Considere R= 8,31 J/mol.K. 7) Qual a energia interna de 3m³ de gás ideal sob pressão de 0,5atm? 8) Um sistema gasoso recebe do meio externo 200 cal, em forma de calor. Sabendo que 1cal=4,2 J, determinar a variação de energia interna numa transformação isométrica. 9) Numa transformação isobárica, um gás realiza o trabalho de 400 J, quando recebe do meio externo 500 J. Qual a variação de energia interna do gás nessa transformação?

2 10) Sobre um sistema realiza-se um trabalho de 3000 J e, em conseqüência ele fornece 500cal ao meio externo durante o mesmo intervalo de tempo. Se 1 cal = 4,2 J,determine a variação de energia do sistema. 11) Uma amostra de gás em um cilindro consome 524 kj de calor. Ao mesmo tempo, um pistão comprime o gás e realiza 340 kj de trabalho. Qual é a variação de energia Interna do gás durante o processo? 12) Sobre um sistema, realiza-se um trabalho de 3000J e, em resposta, ele fornece 1000 cal de calor durante o mesmo intervalo de tempo. Qual a variação de energia interna do sistema? (1 cal=4j). 13) A energia interna de um sistema aumentou 982 J quando ele absorveu 492 J de calor. a) O trabalho foi realizado contra ou a favor do sistema? b) Quanto trabalho foi realizado? 14) Um gás, que se comporta como gás ideal, sofre expansão sem alteração de temperatura, quando recebe uma quantidade de calor Q = 6 J. a) Determine o valor ΔU da variação da energia interna do gás. b) Determine o valor do trabalho W realizado pelo gás durante esse processo. 15) (UFRN) Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 40 kcal quando recebe 30 kcal de calor. Nesse processo, a variação de energia interna desse sistema é de: a) 10 kcal b) zero c) 10 kcal d) 20 kcal e) 35 kcal 16) (FMPA-MG) Sobre um gás confinado em condições ideais podemos afirmar corretamente que: a) numa compressão isotérmica o gás cede calor para o ambiente. b) aquecendo o gás a volume constante sua energia interna permanece constante. c) numa expansão adiabática, a temperatura do gás aumenta. d) numa expansão isobárica, a temperatura do gás diminui. e) quando o gás sofre transformações num ciclo, o trabalho resultante que ele realiza é nulo. 17) (FGVRJ 2010) Ao realizar um trabalho de 80 mil calorias, um sistema termodinâmico recebeu 60 mil calorias. Pode-se afirmar que, nesse processo, a energia interna desse sistema a) aumentou 20 mil calorias. b) diminuiu 20 mil calorias. c) aumentou 60 mil calorias. d) diminuiu 80 mil calorias. e) se conservou. 18) A figura abaixo é descrita por duas isotermas correspondentes a uma mesma massa de gás ideal.

3 a) Determine o valor da energia interna em 2 pontos do gráfico. b) Determine a variação da energia interna entre os 2 pontos considerados no item anterior. c) Mantida a pressão em 6 atm, qual o trabalho realizado pelo gás ao expandir-se de 2 para 5 m³? Considere 1 atm = 1 x 10 5 Pa) Trabalho 19) São colocados 12 moles de um gás em um recipiente com êmbolo que mantém a pressão igual a da atmosfera, inicialmente ocupando 2m³. Ao empurrar-se o êmbolo, o volume ocupado passa a ser 1m³. Considerando a pressão atmosférica igual a N/m², qual é o trabalho realizado sob o gás? 20) Sob pressão constante de Pa, certa quantidade de gás ideal se expande, passando do volume V 1=4m 3 para V 2=7m 3. Calcule o trabalho realizado pelo gás nessa transformação. No interior de um recipiente cilíndrico rígido, certa quantidade de um gás ideal sofre, por meio de um pistão, uma compressão isobárica, representada no diagrama. a) Calcule o trabalho realizado pelo/sobre o gás. b) Qual foi a variação da energia interna desse gás? 21) Um gás, constituído por 5 mols de moléculas, sofre uma transformação de acordo com o gráfico p = f(t) abaixo. a) Qual o tipo de transformação sofrida pelo gás? b) Calcule o trabalho realizado. c) Qual foi a variação da energia interna desse gás? (Considere R = 8,3 J/mol K) 22) O ráfico da figura representa uma transformação sofrida por uma determinada massa de gás. a) Que tipo de transformação ocorreu em cada trecho? b) Na transformação AB, houve variação de energia interna? Se sim, calcule.

4 c) Na transformação AB, houve trabalho? Se sim, calcule. d) Na transformação BC, houve variação de energia interna? Se sim, calcule. e) Na transformação BC, houve trabalho? Se sim, calcule. f) Considerando a transformação ABC, houve variação de energia interna? g) Considerando a transformação ABC, houve trabalho? Se sim, calcule. h) Qual a variação de temperatura entre os estados A e C? i) Quanto calor foi trocado com o ambiente em cada trecho? 23) Uma transformação é dada pelo gráfico abaixo. Qual o trabalho realizado por este gás? 24) Um gás passou do estado A para o estado B, como mostra a figura. Sabendo que 1atm=10 5 Pa, calcule o trabalho realizado pelo gás nessa transformação. 25) Determinado gás passa por 3 estágios. No primeiro estágio estava sob uma pressão de 10N/m 2 e ocupando um volume de 0,1 m 3, após isto teve um aumento de sua pressão para 30N/m 2. No último estágio sua pressão continuou a mesma e o seu volume aumentou para 0,2m 3. Com estas informações esboce o gráfico (VxP) e determine o trabalho realizado em joules nas transformações: a) A para B; b) B para C; c) ABC 26) A figura abaixo traz um gás confinado em um recipiente com um pistão móvel, antes e depois de uma expansão. Suponha que o gás se expandiu sob uma pressão constante P= N/m 2. Considere a área do pistão A = m 2 e que ele tenha se deslocado uma distância d=10 m.

5 a) Qual foi a variação de volume (Vf-Vi) do gás? b) A variação do volume do gás foi positiva, negativa ou nula? c) Calcule o trabalho realizado pelo gás? d) O trabalho realizado foi positivo, negativo ou nulo? e) Neste caso, dizemos que o trabalho foi realizado pelo sistema ou sobre ele? 27) A figura abaixo traz um gás confinado em um recipiente com um pistão móvel, antes e depois de uma compressão. Suponha que o gás foi comprimido sob uma pressão constante P= N/m 2. Considere a área do pistão A = m 2 e que ele tenha se deslocado uma distância d =10 m. a) Qual foi a variação de volume (Vf-Vi) do gás? b) A variação do volume do gás foi positiva, negativa ou nula? c) Calcule o trabalho realizado pelo gás? d) O trabalho realizado foi positivo, negativo ou nulo? e) Neste caso, dizemos que o trabalho foi realizado pelo sistema ou sobre ele? 28) (UECE) No diagrama P-V a seguir, quatro processos termodinâmicos cíclicos executados por um gás, com seus respectivos estados iniciais, estão representados. O processo no qual o trabalho resultante, realizado pelo gás, é menor é o: a) I. b) J. c) K. d) L.

6 29) (UFRGS) O gráfico representa o ciclo de uma máquina térmica ideal. O trabalho total realizado em um ciclo é: a) 0 J. b) 3,0 J. c) 4,5 J. d) 6,0 J. e) 9,0 J. 30) (PUC PR) Um gás ideal, confinado numa câmara, é submetido ao ciclo termodinâmico ABCA indicado na figura abaixo. A curva BC é uma isoterma. Verifique se as proposições a seguir são corretas ou incorretas. I. Na etapa BC, calor flui do gás para a vizinhança; II. Na etapa BC, a energia interna do gás aumenta; III. Na etapa AB, a energia interna do gás fica constante; IV. Na etapa AB, o gás recebe calor e realiza trabalho sobre a vizinhança; V. Num ciclo ABCA, a energia interna do gás aumenta e este aumento é igual à área delimitada pelo ciclo; Marque a alternativa que contém as proposições corretas. a) I e IV, apenas. b) Apenas V, apenas. c) II e III, apenas. d) II e IV, apenas. e) I, IV e V. 31) (PUC MG) Certa massa de gás ideal é submetida a uma série de transformações mostradas na figura abaixo

7 As afirmativas seguintes foram feitas em relação a essas transformações: I O trabalho total trocado com o meio externo pode ser obtido pela área do triângulo ABC. II B é o ponto onde a energia interna do gás é máxima. III A transformação CA corresponde a uma expansão isovolumétrica. Assinale: a) se somente a afirmativa I está correta. b) se somente a afirmativa II está correta. c) se somente as afirmativas I e II estão corretas. d) se somente as afirmativas II e III estão corretas. e) se as afirmativas I, II e III estão corretas. 32) (UPE) No diagrama PV, a seguir, está representada uma série de processos termodinâmicos. No processo ab, 250 J de calor são fornecidos ao sistema, e, no processo bd, 600 J de calor são fornecidos ao sistema. É CORRETO afirmar que apenas as(a) afirmações(ão) Analise as afirmações que se seguem. I. O trabalho realizado no processo ab é nulo. II. A variação de energia interna no processo ab é 320 J. III. A variação de energia interna no processo abd é 610 J. IV. A variação de energia interna no processo acd é 560 J.

8 a) II e IV estão corretas. b) IV está correta. c) I e III estão corretas. d) III e IV estão corretas. e) II e III estão corretas. 33) (UFRRJ-RJ) Certa massa gasosa, contida num reservatório, sofre uma transformação termodinâmica no trecho AB. O gráfico mostra o comportamento da pressão P, em função do volume V. O módulo do trabalho realizado pelo gás, na transformação do trecho AB, é de: a) 400J. b) 800J. c) 40kJ. d) 80kJ. e) 600J 34) (FGV-SP) O diagrama relaciona valores de pressão e volume que ocorrem em determinada máquina térmica. De sua análise, pode-se inferir que a) se a linha 2 fosse uma reta ligando os pontos A e B, ela representaria uma expansão isotérmica do gás. b) a área compreendida entre as duas curvas representa o trabalho realizado sobre o gás no decorrer de um ciclo completo. c) a área formada imediatamente abaixo da linha indicada por 1 e o eixo V equivale, numericamente, ao trabalho útil realizado pelo gás em um ciclo. d) o ciclo representa os sucessivos valores de pressão e volume, que ocorrem em uma máquina podendo ser, por exemplo, uma locomotiva a vapor. e) no ponto indicado por A, o mecanismo apresenta grande capacidade de realização de trabalho devido aos valores de pressão e volume que se associam a esse ponto. 35) (PUC-SP) Uma amostra de gás ideal sofre o processo termodinâmico cíclico representado no gráfico a seguir. Ao completar um ciclo, o trabalho, em joules, realizado pela força que o gás exerce nas paredes do recipiente é a) +6 b) +4 c) +2 d) -4

9 36) (UERJ-RJ) Observe o ciclo mostrado no gráfico P V a seguir. Considerando este ciclo completo, o trabalho realizado, em joules, vale: 37) (UFC-CE) Um gás ideal sofre as transformações mostradas no diagrama da figura a seguir. Determine o trabalho total realizado durante os quatro processos termodinâmicos ABCDA. 38) (CFT-MG) O diagrama P V da figura refere-se a um gás ideal, passando por uma transformação cíclica. O ponto em que a temperatura se apresenta mais alta corresponde a ; e o trabalho realizado pelo gás, no processo AB, é joules. A opção que completa, corretamente, as lacunas é a) B; 0,5 b) B; 1,0 c) D; 0,5 d) D; 1,0 39) (UFRRJ-RJ) Um gás ideal sofre as transformações AB, BC, CD e DA, de acordo com o gráfico a seguir. Através da análise do gráfico, assinale adiante a alternativa correta. a) Na transformação CD, o trabalho é negativo. b) A transformação AB é isotérmica. c) Na transformação BC, o trabalho é negativo. d) A transformação DA é isotérmica. e) Ao completar o ciclo, a energia interna aumenta. 40) (UFMG-MG) Um gás ideal, em um estado inicial i, pode ser levado a um estado final f por meio dos processos I, II e III, representados neste diagrama de pressão versus volume: Sejam WI, WII e WIII os módulos dos trabalhos realizados pelo gás nos processos I, II e III, respectivamente. Com base nessas informações, é correto afirmar que: a) WI < WII < WIII b) WI = WII = WIII c) WI = WII > WIII d) WI > WII > WIII.

10 41) O gráfico abaixo ilustra uma transformação 100 moles de gás ideal monoatômico recebem do meio exterior uma quantidade de calor J. Dado R=8,32 J/mol.K. Determine: a) o trabalho realizado pelo gás; b) a variação da energia interna do gás; c) a temperatura do gás no estado A. 42) (ENEM-MEC-011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma. CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado). De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a: a) liberação de calor dentro do motor ser impossível. b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável. c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível. d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível. e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável. 43) (AFA-012) 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 conseqüente 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

11 b) II e III c) I, III e IV d) II e IV 44) (PUC-RS-010) Para responder a questão, considere o texto e o gráfico, o qual relaciona o rendimento de uma máquina de Carnot e a razão T 2/T 1 das temperaturas em que opera a máquina. O ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico especial, pois uma máquina térmica que opera de acordo com este ciclo entre duas temperaturas T 1 e T 2, com T 1 maior do que T 2 obtém o máximo rendimento possível. O rendimento r de uma máquina térmica é definido como a razão entre o trabalho líquido que o fluido da máquina executa e o calor que absorve do reservatório temperatura T 1. Pode-se concluir, pelo gráfico e pelas leis da termodinâmica, que o rendimento da máquina de Carnot aumenta quando a razão T 2/T 1 diminui, a) alcançando 100% quando T 2vale 0ºC. b) alcançando 100% quando T 1é muito maior do que T 2. c) alcançando 100% quando a diferença entre T 1e T 2é muito pequena. d) mas só alcança 100% porque representa o ciclo ideal. e) mas nunca alcança 100%. 45) Uma máquina de Carnot pode ter seu rendimento máximo avaliado de acordo com a equação n = 1 T2/T1, ou seja, o rendimento é determinado pela razão entre as temperaturas da fonte fria e quente. a) Para quais valores devem tender as temperaturas T2 e T1 de modo a maximizar o rendimento da máquina? b) Utilizando a expressão do rendimento, dada no enunciado, e a discussão feita no item anterior, dê uma explicação para a 2ª Lei da Termodinâmica, que ser impossível obter uma máquina térmica com rendimento 100%. 46) Em uma máquina térmica são fornecidos 3kJ de calor pela fonte quente para o início do ciclo e 780J passam para a fonte fria. Qual o trabalho realizado pela máquina, se considerarmos que toda a energia que não é transformada em calor passa a realizar trabalho? 47) (CEFET - PR) O 2 princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma:"é impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho."por extensão, esse princípio nos leva a concluir que: a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%; b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente; c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;

12 d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria; e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0 C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho. 48) (UNIVALI - SC) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 500K e 300K, recebendo 2 000J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules, são, respectivamente: a) 500 e b) 700 e c) e d) e 800 e) e ) Uma máquina térmica recebe 800 J de calor de uma fonte quente, em uma temperatura de 400 K, e rejeita 300 J para uma fonte fria. Calcule a temperatura da fonte fria e o trabalho realizado pela máquina. 50) Uma máquina térmica cíclica recebe 5000 J de calor de uma fonte quente e realiza trabalho de 3500 J. Calcule o rendimento dessa máquina térmica. 51) (UFRS-RS) A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kj de calor da sua fonte quente e descarrega 36 kj de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina pode ter é de...? 52) (PUC-MG) A respeito do que faz um refrigerador, pode-se dizer que: a) produz frio. b) anula o calor. c) converte calor em frio. d) remove calor de uma região e o transfere a outra. 53) Uma máquina que opera em ciclo de Carnot tem a temperatura de sua fonte quente igual a 330 C e fonte fria à 10 C. Qual é o rendimento dessa máquina? 54) PUC-RJ) Uma máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas temperaturas são, respectivamente, 100oC e 0oC. Admitindo-se que a máquina receba da fonte quente uma quantidade de calor igual a cal por ciclo, pede-se: a) o rendimento térmico da máquina b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria 55) (UFAL-AL) Analise as proposições a seguir: ( ) Máquina térmica é um sistema que realiza transformação cíclica: depois de sofrer uma série de transformações ela retorna ao estado inicial. ( ) É impossível construir uma máquina térmica que transforme integralmente calor em trabalho. ( ) O calor é uma forma de energia que se transfere espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

13 ( ) É impossível construir uma máquina térmica que tenha um rendimento superior ao da Máquina de Carnot, operando entre as mesmas temperaturas. ( ) Quando um gás recebe 400 J de calor e realiza um trabalho de 250 J, sua energia interna sofre um aumento de 150 J. 56) (PUCCAMP-SP) 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 trabalho mecânico. Se a queima de 1 g de biodiesel libera 5,0.103 cal e o rendimento do motor é de 15%, o trabalho mecânico realizado, em joules, vale, aproximadamente, Dado: 1 cal = 4,2 joules 57) (UNICAMP-SP) Vários textos da coletânea apresentada enfatizam a crescente importância das fontes renováveis de energia. No Brasil, o álcool tem sido largamente empregado em substituição à gasolina. Uma das diferenças entre os motores a álcool e à gasolina é o valor da razão de compressão da mistura ar-combustível. O diagrama a seguir representa o ciclo de combustão de um cilindro de motor a álcool. Durante a compressão (trecho if) o volume da mistura é reduzido de Vi para Vf. A razão de compressão r é definida como r = Vi/Vf. Valores típicos de r para motores a gasolina e a álcool são, respectivamente, r(g) = 9 e r(a) = 11. A eficiência termodinâmica E de um motor é a razão entre o trabalho realizado num ciclo completo e o calor produzido na combustão. A eficiência termodinâmica é função da razão de compressão e é dada por: E 1-1/ r. a) Quais são as eficiências termodinâmicas dos motores a álcool e à gasolina? b) A pressão P, o volume V e a temperatura absoluta T de um gás ideal satisfazem a relação (PV)/T = constante. Encontre a temperatura da mistura ar-álcool após a compressão (ponto f do diagrama). Considere a mistura como um gás ideal. Dados: 7 8/3; 9=3; 11 10/3; 13 18/5 58) (FUVEST-SP) A figura mostra o corte transversal de um cilindro de eixo vertical com base de área igual a 500cm2, vedado em sua parte superior por um êmbolo de massa m que pode deslizar sem atrito. O cilindro contém 0,50 mol de gás que se comporta como ideal. O sistema está em equilíbrio a uma temperatura de 300K e a altura h, indicada na figura, vale 20cm. Adote para a constante dos gases o valor R = 8,0 J/mol, para a aceleração da gravidade o valor10m/s2 e para a pressão atmosférica local o valor 1,00 x 105N/m2. Determine: a) A massa do êmbolo em kg. b) Determine o trabalho W realizado pelo gás quando sua temperatura é elevada lentamente até 420K.