T de Física 1 Você já deve ter notado que ao esfregar as mãos durante algum temo elas f icam mais quentes. Isso ocorre orque: a) aumenta a circulação do sangue, elevando a rodução de calor; b) o movimento das mãos ode alterar a temeratura do ambiente, devido ao atrito delas com o ar; c) o trabalho mecânico realizado elas forças de atrito existentes entre as mãos se transforma em energia térmica, aumentando sua temeratura; d) durante o movimento, as mãos absorvem energia térmica do ambiente, o que aumenta sua temeratura; e) a diferença de olaridade existente entre a mão direita e a mão esquerda rovoca um aquecimento em ambas. os itens citados a seguir, qual é condição obrigatória ara que um gás realize trabalho? a) Variação na ressão do gás. b) Variação no volume do gás. c) Variação na temeratura do gás. d) Recebimento de calor do meio externo. e) Ocorrência de uma reação de desintegração nuclear no gás, acomanhada de liberação de energia térmica. 3 rimeira coluna descreve uma transformação sofrida elo gás; a segunda contém a denominação utilizada ara indicar essa transformação. () O gás realiza trabalho e sua energia interna não varia. () O gás tem sua energia interna aumentada e não troca trabalho com o meio externo. () O gás não troca calor com o meio externo, mas sua temeratura aumenta. () O gás recebe trabalho e sua energia interna não varia. (1) omressão isotérmica. () omressão adiabática. (3) quecimento isométrico. () Exansão isotérmica. Em qual das alternativas as associações estão corretas? a) 1,, 3 e. b),, 1 e 3. c), 3, e 1. d) 3, 1, e. e),, 1 e. (Enem) onsidere as af irmações: I. alor e trabalho são formas de transferência de energia entre coros. II. alor é medido necessariamente em calorias, enquanto trabalho é somente medido em joules. III. ez calorias valem aroximadamente joules. Pode-se af irmar que aenas: a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são e) I e III são 5 1 a Lei da Termodinâmica, alicada a uma transformação gasosa, se refere à: a) conservação de massa do gás; b) conservação da quantidade de movimento das artículas do gás; c) relatividade do movimento de artículas subatômicas, que constituem uma massa de gás; d) conservação da energia total; e) exansão e contração do binômio esaço-temo no movimento das artículas do gás. 6 E.R. Um gás erfeito sofre uma exansão, realizando um trabalho igual a J. Sabe-se que, no f inal dessa transformação, a energia interna do sistema está com 6 J a mais que no início. Qual a quantidade de calor recebida elo gás? 7 Uma orção de gás erfeito está conf inada or um êmbolo móvel no interior de um cilindro. o receber kcal de calor do meio externo, o êmbolo sobe e o gás realiza um trabalho equivalente a 1 kcal. licando a 1 a Lei da Termodinâmica, determine a variação sofrida ela energia interna desse gás. 8 Um gás erfeito sofre uma exansão isotérmica ao receber do ambiente 5 J de energia em forma de calor. Qual o trabalho realizado elo gás e qual sua variação de energia interna? 9 nalise as af irmativas a seguir: (1) Um gás somente ode ser aquecido se receber calor. () Pode-se aquecer um gás realizando-se trabalho sobre ele. () Para esfriar um gás, devemos necessariamente retirar calor dele. (8) Um gás ode receber calor do meio externo e sua temeratura ermanecer constante. (16) Numa transformação adiabática de um gás, sua temeratura ode diminuir. 1 Numa exansão isobárica (ressão constante), o trabalho realizado or um gás é tanto maior quanto: a) maior a ressão e maior a variação de volume; b) menor a ressão e maior a variação de volume; c) maior a ressão e maior o volume; d) menor a ressão e menor o volume; e) maior a ressão e menor o volume. 11 (Unitau-SP) Um gás está conf inado em um cilindro rovido de um istão. O gás é então aquecido, e o istão é mantido f ixo na osição inicial. Qual é a alternativa errada? a) ressão do gás aumenta. b) O trabalho realizado elo gás é cada vez maior. c) força que o gás exerce no istão é cada vez maior. d) O gás é mantido num volume constante. e) energia interna do gás é cada vez maior. 1 FIS T EM-(T)-3ET-1-M-T-FIS-((SN))-EGS-ES--7-J@ir
1 FIS T EM-(T)-3ET-1-M-T-FIS-((SN))-EGS-ES--7-J@ir 1 eterminada massa de gás erfeito sofre uma transformação, saindo de um estado inicial e assando ara o estado f inal, sem que sua temeratura se altere. Essa transformação ode ser denominada: a) isobárica; d) isotérmica; b) isocórica; e) adiabática. c) isovolumétrica; 19 Um sistema termodinâmico, constituído or um gás erfeito, troca cal de calor com o meio externo. etermine a variação de energia interna do sistema, em cada um dos casos: a) aquecimento isocórico; b) resfriamento isométrico; c) exansão isotérmica. 13 (FEI-SP) Numa transformação de um gás erfeito, os estados f inal e inicial acusaram a mesma energia interna. ertamente: a) a transformação foi cíclica. b) a transformação foi isométrica. c) não houve troca de calor entre o gás e o ambiente. d) são iguais as temeraturas dos estados inicial e f inal. e) não houve troca de trabalho entre o gás e o ambiente. Numa transformação termodinâmica, um gás ideal troca com o meio externo 9 J em forma de trabalho. etermine, em calorias, o calor que o sistema troca com o meio externo, em cada um dos casos: a) exansão isotérmica; b) comressão isotérmica; c) exansão adiabática. ado: 1 cal =,18 J 1 nalise as roosições dadas a seguir e dê como resosta o somatório dos números que corresondem às af irmativas corretas: (1) energia interna de dada massa de gás é função exclusiva de sua temeratura. () Numa exansão isobárica, a quantidade de calor recebida é menor que o trabalho realizado. () Numa transformação isocórica, a variação de energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocada com o meio exterior. (8) Numa transformação adiabática, o gás não troca trabalho com o meio externo. (16) energia interna de um sistema gasoso só não varia nas transformações adiabáticas. (3) Numa exansão isobárica, a temeratura do gás aumenta. 15 Um gás erfeito sofre uma exansão isobárica, sob ressão de 5, N/m. Seu volume aumenta de, m 3 ara,6 m 3. Qual foi a variação de energia interna do gás se, durante a exansão, ele recebeu 5, J de calor do ambiente? 16 Um sistema gasoso ideal sofre uma transformação isobárica de ressão igual a 5 1 N/m. Seu volume evolui de 3 L ara 6 L. etermine o trabalho trocado com o meio externo. ado: 1 L = 1 dm 3 = 1 3 m 3 17 Um gás ideal monoatômico exandiu-se, realizando um trabalho sobre a vizinhança igual, em módulo, à quantidade de calor absorvida or ele durante a exansão. Sabendo-se que a energia interna de um gás ideal é roorcional a sua temeratura absoluta, ode-se af irmar que, na transformação relatada acima, a temeratura absoluta do gás: a) necessariamente aumentou; b) necessariamente ermaneceu constante; c) necessariamente diminuiu; d) aumentou ou ermaneceu constante; e) diminuiu ou ermaneceu constante. 18 E.R. Um sistema gasoso ideal troca (recebe ou cede) com o meio externo 15 cal em forma de calor. etermine, em joules, o trabalho trocado com o meio, em cada um dos casos: a) exansão isotérmica; b) comressão isotérmica; c) aquecimento isométrico. ado: 1 cal =,18 J 1 Leia com atenção e identif ique a alternativa correta. a) Numa comressão isotérmica de um gás erfeito, o sistema não troca calor com o meio externo. b) Numa comressão isotérmica de um gás erfeito, o sistema cede um valor de calor menor que o valor do trabalho que recebe. c) Numa comressão isotérmica de um gás erfeito, semre ocorre variação da energia interna do gás. d) Numa comressão isotérmica de um gás erfeito, o sistema realiza trabalho; ortanto, não recebe calor. e) Numa comressão isotérmica de um gás erfeito, o sistema recebe trabalho, que é integralmente transformado em calor. (Ufla-MG) Termodinâmica faz nítida distinção entre o objeto de seu estudo, chamado sistema, e tudo aquilo que o envolve e ode interagir com ele, chamado meio. onsidere um sistema constituído or certa quantidade de um gás ideal contido em um reciiente de aredes móveis e não-adiabáticas e indique a alternativa incorreta. a) Para que o gás realize uma exansão isobárica, é necessário que o sistema receba certa quantidade de calor do meio. b) Para que o gás sofra uma exansão isotérmica, é necessário que o sistema receba calor do meio, o qual é convertido em trabalho. c) Em uma comressão adiabática do gás, o meio realiza trabalho sobre o sistema, com consequente aumento da energia interna do gás. d) Para que o gás sofra um aumento de ressão a volume constante, é necessário que o sistema rejeite certa quantidade de calor ara o meio. e) Em uma comressão isobárica, o gás tem sua temeratura e sua energia interna diminuídas. 3 (Enem) Um sistema termodinâmico cede J de calor ao ambiente, enquanto sobre o sistema se realiza trabalho de 3 J. Nessas condições, a variação de sua energia interna é, em joules, de: a) 5. b) 1. c) 1. d) 5. e) 5. (UFMS) Um cilindro, fechado or um êmbolo, encerra o volume de 1, 1 m 3 de um gás ideal à ressão de, 1 5 Pa. O sistema recebe de uma fonte quente 5, 1 3 J de calor. O êmbolo desloca-se de modo que o volume do gás seja dulicado num rocesso isobárico. o f inal do rocesso, ode-se af irmar que: (1) não houve qualquer variação da energia interna do sistema. () o calor fornecido ela fonte quente foi totalmente armazenado sob a forma de energia interna do sistema. () o trabalho realizado elo sistema sobre o meio foi de, 1 3 J. (8) o aumento da energia interna do sistema foi de 3, 1 3 J. (16) o calor fornecido ela fonte quente foi totalmente transformado em trabalho realizado elo sistema sobre o meio.
1 FIS T EM-(T)-3ET-1-M-T-FIS-((SN))-EGS-ES--7-J@ir 3 5 E.R. Um gás erfeito sofre uma exansão isobárica, trocando com o meio externo 5 cal em forma de calor e 3 cal em forma de trabalho. etermine a variação da energia interna do sistema. 6 (UFMG) Em uma transformação isobárica de um gás erfeito, mantido a, 1 5 N/m de ressão, forneceram-se 1 5 J de calor e rovocou-se um aumento de volume de 3, litros. Em joules, qual foi a variação da energia interna do gás? 7 (UF) Para aquecer lentamente o gás contido em um reciiente rovido de êmbolo móvel, utiliza-se o sistema de banho-maria, conforme a f igura abaixo. 9 (UEM-PR) Um exerimento ara se determinar se a energia interna de um gás ideal deende ou não do volume foi realizado or Joule (1818-1889). O sistema utilizado or ele está esquematizado na f igura a seguir. No estado inicial, o comartimento da esquerda está cheio de gás e o da direita está evacuado. Os dois comartimentos estão ligados or uma torneira que, no início do exerimento, está fechada. O sistema todo está termicamente isolado das suas vizinhanças or aredes rígidas, de modo que não há troca térmica entre o sistema e o exterior. Quando a torneira é aberta, o gás escoa ara o comartimento evacuado e, consequentemente, não realiza trabalho. eois de certo temo, o gás atinge o equilíbrio termodinâmico com o sistema. aseado na rimeira lei da termodinâmica e na equação dos gases ideais, ao f inal do exerimento, Joule conclui, corretamente, que: 1) o volume ocuado elo gás diminui. ) a temeratura do gás diminui. ) a ressão exercida elo gás diminui. 8) a energia interna do gás diminui. 16) o número de mols do gás diminui. 3) não é fornecido calor ao gás. Fonte térmica Sistema no estado inicial onsiderando-se que os esos são mantidos sobre o êmbolo, o gás, ao exandir-se: (1) desloca o êmbolo com velocidade constante. () sofre acréscimo de energia interna. () mantém sua ressão constante. (8) tem seu estado termodinâmico descrito exclusivamente ela temeratura. (16) converte integralmente em trabalho o calor recebido da fonte térmica. 8 Um estudante manuseava uma bomba manual (metálica) de encher bola de futebol. Mantendo o orifício de saída do ar taado com seu dedo, ele comrimia raidamente o êmbolo e observava que o ar dentro da bomba era aquecido. as af irmativas a seguir, qual você usaria ara exlicar o fenômeno descrito? a) Quando se comrime um gás, sua temeratura semre aumenta. b) Quando se comrime raidamente um gás, facilita-se a troca de calor entre o ar que está dentro da bomba e o meio externo. c) evido à raidez da comressão, o ar que está dentro da bomba não troca calor com o meio externo; assim, o trabalho realizado rovoca aumento da energia interna desse ar. d) comressão ráida do ar foi feita isobaricamente, rovocando aumento na velocidade de suas artículas. e) O fenômeno descrito é imossível de ocorrer, ois, sendo o coro da bomba metálico, qualquer energia que seja fornecida ara o ar interno será imediatamente transferida ara o meio externo. 3 (Unes-SP) Um istão com êmbolo móvel contém mol de O e recebe 581 J de calor. O gás sofre uma exansão isobárica na qual seu volume aumentou de 1,66, a uma ressão constante de 1 5 N/m. onsiderando que nessas condições o gás se comorta como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol K e calcule: a) a variação de energia interna do gás; b) a variação de temeratura do gás. 31 O diagrama ressão volume a seguir mostra uma transformação isotérmica sofrida or 1 mol de gás erfeito. Pressão V V Volume área destacada mede: a) a variação de ressão do gás; b) a variação de energia interna do gás; c) o trabalho realizado elo gás; d) o calor cedido elo gás; e) o calor esecíf ico do gás medido à temeratura constante.
1 FIS T EM-(T)-3ET-1-M-T-FIS-((SN))-EGS-ES--7-J@ir 3 E.R. Um gás erfeito assa do estado reresentado or, no gráf ico, ara os estados reresentados or e : (N/m ) 3 37 Um sistema termodinâmico constituído de certa massa de gás erfeito recebe calor de uma fonte térmica, num total de 8 5 J. Em consequência, o gás se exande, sofrendo a transformação reresentada no diagrama ressão () volume (V) a seguir: (N/m ) 8 1 3,1, etermine o trabalho realizado elo gás, em joules, nas transformações: a) ara ; b) ara ; c). 33 Um gás erfeito sofre a transformação indicada no diagrama ressão () volume (V) a seguir: (N/m ) 3 6 etermine o trabalho do sistema nas transformações: a) ara ; b) ara ; c)., 6, reseito da transformação, resonda: a) Qual é o trabalho do sistema? É trabalho realizado ou recebido? Justif ique. b) Qual é a variação de energia interna? energia interna aumentou ou diminuiu? Justif ique. 38 Uma amostra de gás erfeito sofre uma transformação cíclica, conforme está reresentado no diagrama. (N/m ) 6 1 3 Qual o trabalho, em joules, realizado elo gás? 3 (PU-SP) O gráf ico ressão () volume (V) reresenta as transformações e exerimentadas or um gás ideal: 39 (PU-MG) transformação cíclica reresentada no diagrama a seguir mostra o que ocorreu com uma massa de gás erfeito. (N/m ) 3 (1 5 N/m ) 1 1 3 Qual o trabalho mecânico realizado elo gás durante a exansão de até? ê a resosta em joules. 36 Uma amostra de gás erfeito recebe de uma fonte térmica J de energia em forma de calor, exandindo-se isobaricamente, conforme indica o gráf ico a seguir, indo do estado ara o estado. 5 1 15 V ( ) Qual o trabalho realizado or esse gás em cada ciclo? ê a resosta em joules. (Fatec-SP) Um sistema termodinâmico, constituído de certa massa de gás erfeito, realiza a cada segundo 1 ciclos. O diagrama a seguir mostra a evolução de um ciclo. (1 5 Pa), 1, Qual a variação da energia interna do gás ara essa transformação? 1,, 3, V (cm 3 ) Qual a otência desse sistema? ê a resosta na unidade watt.
1 FIS T EM-(T)-3ET-1-M-T-FIS-((SN))-EGS-ES--7-J@ir 5 1 (Uni-SP) O gráf ico a seguir reresenta a ressão em função do volume ara 1 mol de um gás erfeito: a (Mack-SP) Uma amostra de gás erfeito sofre uma transformação isobárica sob ressão de 6 N/m, como ilustra o diagrama. dmita que, na transformação, o gás recebe uma quantidade de calor igual a 3 J. 3 Q a b b V O gás vai do estado ara o estado segundo a transformação indicada no gráf ico. Indique a oção correta: a) transformação indicada é isotérmica. b) área assinalada na f igura mede a variação de energia interna do gás. c) Na transformação de ara o gás recebe um calor Q, realiza um trabalho, de modo que Q = τ. d) transformação de ara é adiabática orque não houve acréscimo de energia interna do gás. e) área assinalada na f igura não ode ser usada ara se medir o calor recebido elo gás. 1 P 1 Qual foi a variação da energia interna do gás? 3 T (K) 5 (Unicam-SP) Um mol de gás ideal sofre a transformação indicada no diagrama ressão volume da f igura: (atm) 3, E.R. Um gás erfeito monoatômico sofre o conjunto de transformações indicadas no esquema: V V 3V V V a) Sendo T a temeratura absoluta do gás em, qual é a sua temeratura em? b) Sendo n o número de mols e R a constante universal dos gases erfeitos, qual é a variação de energia interna do gás ao assar do estado ara o? c) Qual é a razão entre os trabalhos do gás nas transformações e? 8, Isoterma 1, V (L) a) Qual é a temeratura do gás no estado? b) Qual é o trabalho realizado elo gás na exansão? c) Qual é a temeratura do gás no estado? ados: R (constante dos gases) =,8 atm L/mol K ou R = 8,3 J/mol K 3 Um sistema gasoso ideal, ao receber 93 cal, evolui do estado ara o estado, conforme o gráf ico: (1 3 N/m ) 1,5 1,,5,1,3,5 etermine: a) o trabalho do gás em cada transformação:, e ; b) a variação da energia interna na transformação ; c) a temeratura do gás no onto, sabendo que no onto era de 3. ado: 1 cal =,18 J