11 lista - termodinâmica

2
CURSO META LISTA 11 Prof.: Paulo Henrique Lista de Física Data: 23/05/2011 Aluno(a): Pré Vestibular Turma: Turno: NOTURNO Termologia TERMODINÂMICA 1. (UFG) Transformações termodinâmicas, realizadas sobre um gás de número de mols constante que obedece à lei geral dos gases ideais, são mostradas na figura abaixo. As transformações I, II e III são, respec- tivamente, (A) Adiabática, isobárica e isotérmica. (B) Isobárica, adiabática e isotérmica. (C) Isotérmica, isobárica e adiabática. (D) Adiabática, isotérmica e isobárica. (E) Isotérmica, adiabática e isobárica. 2. (Unimontes MG) A figura representa uma isoterma correspondente à transformação de um gás ideal. Os valores de volumes V1 e V2 são, respectivamente: (A) 4 L e 9 L (B) 4 L e 8 L (C) 3 L e 9 L (D) 3 L e 6 L 3. (UFMG MG) Gabriela segura um balão com gás hélio durante uma viagem do Rio de Janeiro até o pico das Agulhas Negras. No Rio de Janeiro, o volume do balão era V0, e o gás estava à pres- são p0 e à temperatura T0, medida em Kelvin. Ao chegar ao pico, porém, Gabriela observa que o volume do balão passa a ser 6/5V0 e temperatura do gás, 9/10T0. Com base nessas informações, é correto afirmar que, no pico da Agulhas negras, a pressão do gás, no interior do balão, é: (A) p0 (B) 3/4 p0 (C) 9/10p0 (D) 5/6p0 4. (FEPECS DF) Um balão utilizado em pesquisa de alta atmosfera é preenchido ao nível do mar com gás hélio em uma localidade onde a temperatura é 280 K e a pressão atmosférica é p0. Seja V1 o volume ocupado por esse gás em equilíbrio térmico no momento de sua lar- gada. Depois de algum tempo, o balão se encontra em equilíbrio tér- mico a 30 km do nível do mar. Nessa altura, a pressão é 0,01 p0, a temperatura é 220 K e o seu volume é V2. Verificou-se, porém, que 44% do gás hélio escapou do balão durante a subida. Considerando o hélio como um gás ideal e supondo que a pressão dentro do balão seja igual à pressão fora dele, a razão V2/V1 é igual a: (A) 1 (B) 22 (C) 28 (D) 44 (E) 56 5. (UFG) O diagrama ao lado, da pressão em função do volume, mostra as transfor- mações termodinâ- micas sofridas por n moles de um gás ideal. Assim, (A) F V V F (B) F F V V (C) V F V F (D) V F F V (E) V V F F ( ) as variações de energia interna do gás nos trechos ABC e ADC são diferentes. ( ) o calor absorvido no trecho AB é igual ao trabalho realizado pelo gás, nesse trecho. ( ) na expansão adiabática (trecho BC), o trabalho realizado pelo gás é diretamente proporcional a T0 T1. ( ) tanto no trecho AD quanto no trecho DC, o gás absorve calor. 6. (FURG RS) Analise cada uma das seguintes afirmativas relacionadas à segunda lei da termodinâmica e indique se são V (verdadeira) ou F (falsa). ( ) Em uma máquina térmica, a transformação de energia térmica em trabalho nunca se dá totalmente. ( ) Calor flui espontaneamente de sistemas mais frios para sistemas mais quentes. ( ) Carnot idealizou um ciclo totalmente reversível com o qual se ob- teria o máximo rendimento possível. Quais são, respectivamente, as indicações corretas? (A) F F V (B) F V F (C) F V V (D) V F V (E) V V F 7. (UF PE) Uma máquina térmica executa o ciclo descrito no dia- grama p x V a seguir. O ciclo se inicia no estado A, vai para o B, seguindo a parte superior do dia- grama, e retorna para A, passan- do por C. Sabendo-se que p0V0 = 13 J, calcule o trabalho realizado por essa máquina térmica ao lon- go de um ciclo, em joules. 8. (UF SE) Considere as transformações, A B C A, de um gás, repre- sentadas no diagrama e analise as afirmações. Dê como resposta a soma dos números que prece- dem as afirmações verda- deiras. (01) De A B, o trabalho realizado pelo gás é nulo. (02) A energia interna do gás é a mesma nos estados A e B. (04) De B C, o trabalho realizado pelo gás vale 2/9pV. (08) De C A, o gás cede calor ao ambiente. (16) No ciclo ABCA, o ambiente realiza trabalho sobre o gás. 9. (Inatel MG) Suponha que um inventor lhe ofereça uma máquina que extrai 25 x 10 6 cal de uma fonte à temperatura de 400 K e rejeita 10 x 10 6 cal para uma fonte a 200 K, entregando um trabalho de 63 x 10 6 J. Com base nos princípios básicos da Termodinâmica, podemos a- firmar que essa máquina: Considere 1 cal = 4,2 J. (A) Satisfaz a 1ª e a 2ª lei. (B) Não satisfaz a 1ª lei e a 2ª lei. (C) Satisfaz somente a 1ª lei. (D) Satisfaz somente a 2ª lei. 10. (UFRR RR) Um mol de um gás ideal realiza o processo cíclico ABCD representado abaixo no gráfico de p x V. O rendimento da máquina térmica que utiliza esse ciclo é de 0,8. O trabalho no ciclo e o calor fornecido ao gás, em quilojoules, valem, respectivamente: (A) 24 e 30 (B) 8 e 10 (C) 54 e 42 (D) 12 e 16 (E) 16 e 20 11. (Univali SC) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 400 K e 280 K, recebendo 1 200 J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho reali- zado pela máquina, em joules, são respectivamente: (A) 840 e 360 (B) 1 000 e 1 000 (C) 500 e 1 500 (D) 1 400 e 600 (E) 700 e 1 300 12. (Unifor CE) Uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot entre duas fontes térmicas cujas temperaturas são -23 ºC e 227 ºC. Se, em cada ciclo, a máquina rejeita para a fonte fria 24 calo- ria, o trabalho que ela realiza, por ciclo, em calorias, vale: (A) 48 (B) 36 (C) 24 (D) 12 (E) 6,0

Upload: jose-urbano-silva

Post on 31-Jul-2015

2.226 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: 11 lista - termodinâmica

CURSO META LISTA 11

Prof.: Paulo Henrique Lista de Física Data: 23/05/2011

Aluno(a): Pré Vestibular Turma: Turno: NOTURNO

Termologia – TERMODINÂMICA

1. (UFG) Transformações termodinâmicas, realizadas sobre um gás de número de mols constante que obedece à lei geral dos gases ideais,

são mostradas na figura abaixo.

As transformações I, II e III são, respec-tivamente,

(A) Adiabática, isobárica e isotérmica. (B) Isobárica, adiabática e isotérmica. (C) Isotérmica, isobárica e adiabática.

(D) Adiabática, isotérmica e isobárica. (E) Isotérmica, adiabática e isobárica.

2. (Unimontes MG) A figura representa uma isoterma correspondente à

transformação de um gás ideal. Os valores de volumes V1 e V2 são,

respectivamente:

(A) 4 L e 9 L (B) 4 L e 8 L (C) 3 L e 9 L (D) 3 L e 6 L

3. (UFMG MG) Gabriela segura um balão com gás hélio durante uma

viagem do Rio de Janeiro até o pico das Agulhas Negras. No Rio de Janeiro, o volume do balão era V0, e o gás estava à pres-são p0 e à temperatura T0, medida em Kelvin.

Ao chegar ao pico, porém, Gabriela observa que o volume do balão passa a ser 6/5V0 e temperatura do gás, 9/10T0. Com base nessas

informações, é correto afirmar que, no pico da Agulhas negras, a pressão do gás, no interior do balão, é: (A) p0 (B) 3/4 p0 (C) 9/10p0 (D) 5/6p0

4. (FEPECS DF) Um balão utilizado em pesquisa de alta atmosfera é

preenchido ao nível do mar com gás hélio em uma localidade onde a temperatura é 280 K e a pressão atmosférica é p0. Seja V1 o volume

ocupado por esse gás em equilíbrio térmico no momento de sua lar-

gada. Depois de algum tempo, o balão se encontra em equilíbrio tér-mico a 30 km do nível do mar. Nessa altura, a pressão é 0,01 p0, a temperatura é 220 K e o seu volume é V2. Verificou-se, porém, que

44% do gás hélio escapou do balão durante a subida. Considerando o hélio como um gás ideal e supondo que a pressão dentro do balão seja igual à pressão fora dele, a razão V2/V1 é igual

a: (A) 1 (B) 22 (C) 28 (D) 44 (E) 56

5. (UFG)

O diagrama ao lado, da pressão em função do volume,

mostra as transfor-mações termodinâ-micas sofridas por n

moles de um gás ideal. Assim, (A) F – V – V – F

(B) F – F – V – V (C) V – F – V – F (D) V – F – F – V

(E) V – V – F – F

( ) as variações de energia interna do gás nos trechos ABC e ADC

são diferentes. ( ) o calor absorvido no trecho AB é igual ao trabalho realizado pelo

gás, nesse trecho. ( ) na expansão adiabática (trecho BC), o trabalho realizado pelo gás é diretamente proporcional a T0 – T1. ( ) tanto no trecho AD quanto no trecho DC, o gás absorve calor.

6. (FURG RS) Analise cada uma das seguintes afirmativas relacionadas

à segunda lei da termodinâmica e indique se são V (verdadeira) ou F

(falsa).

( ) Em uma máquina térmica, a transformação de energia térmica em trabalho nunca se dá totalmente.

( ) Calor flui espontaneamente de sistemas mais frios para sistemas mais quentes. ( ) Carnot idealizou um ciclo totalmente reversível com o qual se ob-

teria o máximo rendimento possível. Quais são, respectivamente, as indicações corretas? (A) F – F – V

(B) F – V – F

(C) F – V – V

(D) V – F – V

(E) V – V – F

7. (UF PE) Uma máquina térmica

executa o ciclo descrito no dia-grama p x V a seguir. O ciclo se inicia no estado A, vai para o B,

seguindo a parte superior do dia-grama, e retorna para A, passan-do por C. Sabendo-se que p0V0 =

13 J, calcule o trabalho realizado por essa máquina térmica ao lon-go de um ciclo, em joules.

8. (UF SE) Considere as

transformações, A → B →

C → A, de um gás, repre-

sentadas no diagrama e analise as afirmações.

Dê como resposta a soma dos números que prece-dem as afirmações verda-

deiras.

(01) De A → B, o trabalho realizado pelo gás é nulo. (02) A energia interna do gás é a mesma nos estados A e B.

(04) De B → C, o trabalho realizado pelo gás vale –2/9pV. (08) De C → A, o gás cede calor ao ambiente. (16) No ciclo ABCA, o ambiente realiza trabalho sobre o gás.

9. (Inatel MG) Suponha que um inventor lhe ofereça uma máquina que

extrai 25 x 106 cal de uma fonte à temperatura de 400 K e rejeita 10 x

106 cal para uma fonte a 200 K, entregando um trabalho de 63 x 10

6

J. Com base nos princípios básicos da Termodinâmica, podemos a-firmar que essa máquina: Considere 1 cal = 4,2 J.

(A) Satisfaz a 1ª e a 2ª lei. (B) Não satisfaz a 1ª lei e a 2ª lei. (C) Satisfaz somente a 1ª lei.

(D) Satisfaz somente a 2ª lei. 10. (UFRR RR) Um mol de um gás ideal realiza o processo cíclico ABCD

representado abaixo no gráfico de p x V. O rendimento da máquina

térmica que utiliza esse ciclo é de 0,8.

O trabalho no ciclo e o

calor fornecido ao gás, em quilojoules, valem, respectivamente:

(A) 24 e 30 (B) 8 e 10 (C) 54 e 42

(D) 12 e 16 (E) 16 e 20

11. (Univali SC) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot

entre as temperaturas de 400 K e 280 K, recebendo 1 200 J de calor

da fonte quente. O calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho reali-zado pela máquina, em joules, são respectivamente: (A) 840 e 360

(B) 1 000 e 1 000

(C) 500 e 1 500

(D) 1 400 e 600

(E) 700 e 1 300

12. (Unifor CE) Uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de

Carnot entre duas fontes térmicas cujas temperaturas são -23 ºC e 227 ºC. Se, em cada ciclo, a máquina rejeita para a fonte fria 24 calo-ria, o trabalho que ela realiza, por ciclo, em calorias, vale:

(A) 48 (B) 36 (C) 24 (D) 12 (E) 6,0

Page 2: 11 lista - termodinâmica

13. (ITA) Um mol de um gás ideal ocupa um volume inicial V0 à tempera-tura T0 e pressão P0, sofrendo a seguir uma expansão reversível para

um volume V1. Indique a relação entre o trabalho que é realizado por: I. W(i), num processo em que a pressão é constante. II. W(ii), num processo em que a temperatura é constante.

III. W(iii), num processo adiabático.

(A) W(i) > W(iii) > W(ii) (D) W(i) > W(ii) > W(iii)

(B) W(i) > W(ii) > W(iii) (E) W(iii) > W(ii) > W(i)

(C) W(iii) > W(ii) > W(i)

14. (UnB) Um cilindro provido

de um êmbolo móvel con-

tém 2 moles de um gás i-deal. O gás sofre uma ex-pansão isotérmica confor-

me indicada na figura. Considere R a constante

universal dos gases, igual

a 8,3 J/mol K. Julgue os i-tens abaixo: 00. A equação de estado do gás ideal é pV = nRT, onde n é o nu-

mero constante de moles do gás, T é a temperatura em ºC, p é a pressão e V é o volume do gás.

01. A temperatura do gás mantém-se constante durante essa ex-

pansão. 02. Após a expansão o volume do gás Vf = 800 l.

03. A temperatura inicial do gás é de 300 K.

04. Em uma transformação isobárica, a temperatura do gás man-tém-se constante.

15. (Unioeste PR) Um sistema termodinâmico percorre o caminho A →

B → C representado no diagrama pV abaixo.

Assinale a alternativa correta: (A) A transformação B → C é isocórica.

(B) O trabalho realizado pelo sistema no percurso A → B é de 5,0 x

104 J.

(C) Se a temperatura do sistema no ponto A for de 300 K, no ponto

B será de 150 K. (D) Se a transformação B → C for adiabática, o sistema não trocará

calor com o meio externo nessa transformação. (E) O ciclo A → B → C → A pode ser fechado com uma transforma-

ção isotérmica.

16. (Mackenzie SP) Uma certa massa de gás perfeito, que tem volume de 4,0 litros à temperatura de 27 ºC, sofre uma transformação na

qual sua pressão diminui de 20% e sua temperatura absoluta aumen-ta de 10%. O novo volume do gás será de: (A) 22 litros

(B) 18 litros

(C) 12 litros

(D) 8,5 litros

(E) 5,5 litros

17. (UFMA) De acordo com a primeira Lei da Termodinâmica, a variação

da energia interna (∆U) de um sistema é igual a diferença entre o ca-lor trocado com o ambiente (Q) e o trabalho realizado no processo

termodinâmico (τ).

Dessa forma, qual o valor de ∆U, respectivamente, quando um gás

ideal passa por uma transformação do tipo: isotérmica, isobárica, iso-térmica, adiabática e cíclica?

(A) Zero, Q – τ, Q, - τ, zero

(B) Q – τ, Q, zero, - τ, zero

(C) Zero, Q, Q – τ, zero, - τ

(D) Q – τ, Q – τ, zero, zero

(E) –τ, Q, zero, Q – τ, zero

18. (UFU MG) Dois gases monoatômicos 1 e 2, com o mesmo número

de mols, são, independentemente, submetidos a processos de aque-cimento, sofrendo a mesma variação de temperatura. No caso do gás 1, seu volume permaneceu constante ao longo do processo; no caso do gás 2, sua pressão não variou, Considerando que Q1, W1 e ∆U1,

são, respectivamente, o calor recebido, o trabalho realizado e a vari-ação da energia interna do gás 1; e Q2, W2 e ∆U2, são as mesma

grandezas para o gás 2, é CORRETO afirmar que: (A) ∆U1 = ∆U2; Q1 < Q2 (B) ∆U1 = ∆U2; Q1 > Q2

(C) ∆U1 > ∆U2; Q1 < Q2 (D) ∆U1 < ∆U2; Q1 < Q2

19. (PUC PR) Uma máquina térmica, operando em um ciclo de Carnot,

trabalha entre as temperaturas de -73 ºC e 227 ºC. Em cada ciclo, a

máquina recebe 500 J de calor da fonte quente. Analise as seguintes afirmativas: I. O rendimento dessa máquina é de 40%.

II. O trabalho realizado pela máquina é de 300 J. III. O calor rejeitado, por ciclo, para a fonte fria é de 200 J. Está correto ou estão corretas:

(A) I e II (B) II e III

(C) I e III (D) Somente II

(E) Somente III

20. (UFG) A máquina

térmica é um dispositivo que pode tanto fornecer energia para um sistema quanto reti-

rar. Considere que a máquina térmica opera com um gás

ideal em sistema fechado, conforme o ciclo ilustrado na figura acima. De acordo com

o exposto. (A) Calcule o trabalho total de um ciclo; (B) Explique como ela opera, ou seja, qual é sua função? Justifique

sua resposta; (C) Calcule a temperatura no ponto C, considerando que a tempe-

ratura no ponto A é de 300 K.

Gabarito

1. A

2. D 3. B 4. D

5. A 6. D 7. 26 J

8. 06 9. C 10. A

11. A 12. D 13. D

14. E-C-C-E-E

15. D 16. E 17. A

18. A 19. B 20. (A) – 125 Kj

(B) Opera como um refrige-rador porque está sendo rea-lizado trabalho sobre o sis-

tema (trabalho negativo). (C) 1 500 K