Fasc 4 Flashcards
Um líquido libera ou absorve energia quando se transforma em gás? E quando o mesmo gás se transforma em líquido?
Quando se transforma em gás,ele absorve energia. Quando se transforma em líquido,libera energia.
Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo em que estiver fervendo.
b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água.
c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água numa panela.
d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra a fim de diminuir sua temperatura.
e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água que está em seu interior com menor temperatura do que a dele.
. A. Calor e temperatura se referem a conceitos bem distintos em termodinâmica e normalmente diferem do significado usual do dia a dia. Por exemplo, na frase “O calor de um dia de verão” faz um mal uso da palavra “calor”, pois na realidade deveria ser “A temperatura de um dia de verão”. Se na questão “temperatura” for pensada (incorretamente) como “a quantidade de calor de um corpo”, então não deveria ficar constante, pois supostamente a água está absorvendo calor enquanto ferve.
Dentre os quatro processos a seguir quais deles podem ser considerados como reversíveis?
a. Choque elástico de duas bolas de bilhar;
b. Choque inelástico de duas bolinhas feitas de massa de modelar;
c. Expansão adiabática de um gás num cilindro com êmbolo no qual a pressão externa é sempre mantida muito próxima da pressão interna.
d. Expansão livre de um gás.
A) Um choque elástico é reversível, foi o exemplo das bolas de bilhar citado no texto.
B) Um choque inelástico não é reversível, pois um tanto da energia cinética das bolinhas foi utilizada para aquecer e deformar a massa de moldar. Um filme da colisão passado ao contrário mostraria duas bolas grudadas que se separariam de forma espontânea, claramente algo que não acontece.
C) O processo é reversível pois a força causada pelo gás no interior do pistão é balanceada pela força externa (as pressões são quase iguais). Assim, o gás se expande lentamente, sem trocar calor com o ambiente externo, e pode ser comprimido de volta da mesma forma.
D) A expansão livre de um gás não é um processo reversível, pois não é um processo onde haja transformações infinitesimais.
Um aparelho de ar condicionado viola a segunda lei como enunciada por Clausius? Justifique.
Clausius enunciou a segunda lei com a afirmação de que o calor não flui espontaneamente de um corpo frio para o um corpo quente. Num aparelho de ar condicionado o compressor (que é um pequeno motor) força essa transferência, que não é espontânea. Sendo assim, um aparelho de ar condicionado não viola a segunda lei como enunciada por Clausius.
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 do trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
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) a realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) a conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) a transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) a utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
Letra C. Como vimos, não é possível ser construída uma máquina perfeita, cuja eficiência seja de 100%. A conver- são total de calor em trabalho é até possível mas não numa máquina que opera ciclicamente. A máquina sempre vai desperdiçar QB.
Uma máquina térmica retira calor de uma fonte quente, utilizando parte desse calor na realização de trabalho e liberando o calor restante para uma fonte fria. Esse processo ocorre devido à:
a. conservação da energia no sistema;
b. diminuição da energia interna;
c. manutenção do equilíbrio térmico;
d. variação da entropia na máquina.
A)
Em uma panela de pressão, usada para cozimento de alimentos, existe uma válvula que gira quando a temperatura no interior da panela aumenta em função da energia recebida da chama do fogão. Essa válvula possui furos convenientemente instalados que fazem com que o vapor aquecido saia tangencialmente, fazendo-a girar. Esse fenômeno ocorre devido à:
a. dilatação térmica da válvula;
b. diminuição da pressão no interior da panela;
c. transferência de calor da chama para a válvula;
d. transformação do calor em trabalho.
D)
A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45000 J de calor da sua fonte quente e descarrega 36000 J de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo, em porcentagem, que essa máquina pode ter é de:
a. 20;
b. 25;
c. 80;
d. 100.
A)
Um motor de avião consome 10.000 J de calor e realiza 3000 J de trabalho mecânico por ciclo. O rendimento do motor é de:
a. 45 %;
b. 60 %;
c. 70 %;
d. 90 %.
C)
Considere as afirmações abaixo:
l. Em uma transformação isobárica não varia a pressão.
ll. Em uma transformação isocórica não varia o volume.
lll. Em uma transformação isométrica não varia a temperatura.
Com relação às três afirmações acima, podemos dizer que…
a) apenas l é verdadeira
b) apenas ll é verdadeira
c) apenas lll é verdadeira
d) l e ll são verdadeiras
e) todas são verdadeiras
Alternativa correta: d) l e ll são verdadeiras.
I. CORRETA. A pressão é constante e as grandezas que variam são volume e temperatura.
II. CORRETA. Também é chamada de isométrica ou isovolumétrica. Nesse tipo de mudança o volume permanece constante e as grandezas que variam são pressão e temperatura.
III. ERRADA. A transformação isométrica permanece com o volume constante, enquanto a transformação isotérmica mantém a temperatura constante.
Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o volume permanecer constante:
a) a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá constante.
b) a pressão permanecerá constante e a temperatura aumentará.
c) a pressão e a temperatura aumentarão.
d) a pressão diminuirá e a temperatura aumentará.
e) a temperatura diminuirá e a pressão permanecerá constante.
Alternativa correta: c) a pressão e a temperatura aumentarão.
Com o aumento da energia cinética média das moléculas a temperatura aumentará, pois ela mede o grau de agitação das moléculas.
A pressão do sistema também aumentará, devido ao aumento da energia interna do sistema, já que a velocidade das moléculas aumenta enquanto se movimentam desordenadamente.
Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas:
a) pressão, volume e temperatura.
b) calor, energia interna e volume.
c) trabalho, calor e energia interna.
d) trabalho, calor e densidade.
Alternativa correta: c) trabalho, calor e energia interna.
O balando de energia ou variação da energia interna do sistema (incrementoU) é dado pela diferença entre a quantidade de calor trocada com o ambiente (Q) e o trabalho realizado durante a transformação (t).
incrementoU = Q – t
Esse princípio estabelece a conservação de energia no sistema, pela recepção ou doação de calor e também pela realização ou recebimento de trabalho, que acarretam no aumento ou diminuição da energia do sistema.
A primeira lei da termodinâmica para sistemas fechados foi originalmente comprovada pela observação empírica, no entanto é hoje considerada como a definição de calor através da lei da conservação da energia e da definição de trabalho em termos de mudanças nos parâmetros externos de um sistema.
Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, é correto afirmar:
a) A energia interna de uma amostra de um gás ideal é função da pressão e da temperatura absoluta.
b) Ao receber uma quantidade de calor Q igual a 48,0J, um gás realiza um trabalho igual a 16,0J, tendo uma variação da energia interna do sistema igual 64,0J.
c) A energia interna, o trabalho realizado e a quantidade de calor recebida ou cedida independem do processo que leva o sistema do estado inicial A até um estado final B.
d) Quando se fornece a um sistema certa quantidade de energia Q, esta energia pode ser usada apenas para o sistema realizar trabalho.
e) Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final.
Alternativa correta: e) Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final.
a) ERRADA. A energia interna tem valor zero, pois o trabalho realizado é igual à troca de calor com o ambiente.
b) ERRADA. O trabalho recebido é igual a quantidade de calor recebida, ou seja, 48,0 J.
c) ERRADA. As variáveis dependem do ciclo realizado na transformação. Por exemplo, se o ciclo for realizado no sentido horário, o gás converte calor em trabalho.
d) ERRADA. Quando um ciclo é realizado no sentido anti-horário, o gás converte trabalho em calor.
e) CORRETA. Após uma sequência de transformações em um processo cíclico as variáveis do sistema (volume, pressão e temperatura) retornam aos valores iniciais
