Interbits – SuperPro ® Web TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO

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TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
DADOS:
sen 45  0,71; sen 60  0,87; cos 60  0,50
sen 36,9  0,60; cos 36,9  0,80
aceleração da gravidade  10 m / s2
c  velocidade da luz  3  108 m / s
1. (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
igual a 6,0  104 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.
2. (Pucmg 2009) A palavra ciclo tem vários significados na linguagem cotidiana. Existem ciclos
na economia, na literatura, na história e, em geral, com significados amplos, pois se referem a
tendências, épocas, etc. Em termodinâmica, a palavra ciclo tem um significado preciso: é uma
série de transformações sucessivas que recolocam o sistema de volta ao seu estado inicial
com realização de trabalho positivo ou negativo e a troca de calor com a vizinhança. Assim, por
exemplo, os motores automotivos foram bem compreendidos a partir das descrições de seus
ciclos termodinâmicos.
Considere o quadro a seguir onde são apresentadas três máquinas térmicas operando em
ciclos entre fontes de calor nas temperaturas 300K e 500K. Q e W são, respectivamente, o
calor trocado e o trabalho realizado em cada ciclo.
De acordo com a termodinâmica, é possível construir:
a) as máquinas A, B e C.
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b) a máquina B apenas.
c) a máquina C apenas.
d) a máquina A apenas.
3. (Uel 2009) Leia o texto a seguir.
"Por trás de toda cerveja gelada, há sempre um bom freezer. E por trás de todo bom freezer,
há sempre um bom compressor - a peça mais importante para que qualquer sistema de
refrigeração funcione bem. Popularmente conhecido como 'motor', o compressor hermético é
considerado a alma de um sistema de refrigeração. A fabricação desses aparelhos requer
tecnologia de ponta, e o Brasil é destaque mundial nesse segmento".
(KUGLER, H. Eficiência gelada. "Ciência Hoje". v. 42, n. 252. set. 2008. p. 46.)
Assinale a alternativa que representa corretamente o diagrama de fluxo do refrigerador.
4. (Ueg 2009) Uma máquina térmica percorre o ciclo descrito pelo gráfico a seguir. A máquina
absorve 6,0 x 105 J de energia térmica por ciclo.
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Responda ao que se pede.
a) Qual é a variação na energia interna no ciclo ABCA? Justifique.
b) Calcule o trabalho realizado pelo motor em um ciclo.
c) Calcule a quantidade de energia térmica transmitida à fonte fria.
d) Calcule o rendimento dessa máquina térmica.
5. (Ufms 2008) Um refrigerador é uma máquina termodinâmica que pode ser representada
pelo diagrama a seguir. Quando o refrigerador está em pleno regime de funcionamento, Q 2
representa o calor que é retirado do congelador, enquanto Q 1 representa o calor que é expelido
para o ambiente externo, e W é o trabalho realizado sobre essa máquina termodinâmica
através de um motor/compressor. A eficiência de refrigeradores é definida como a razão entre
o calor Q2 e o trabalho W, isto é, e = Q2 / W, tendo valores situados entre 5 e 7. Alguns
refrigeradores possuem, no interior do congelador, uma lâmpada L para iluminação, que
desliga automaticamente quando se fecha a porta do congelador. Considere um refrigerador
com eficiência e constante igual a 5 (cinco), quando em pleno funcionamento, que a lâmpada
L, no interior do congelador, possui potência igual a 15 watts, e que toda a sua potência elétrica
consumida (15 W), quando está ligada, é convertida em calor. Considere que todos os
isolamentos térmicos do refrigerador sejam perfeitos. Com fundamentos na termodinâmica e na
eletrodinâmica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01) Quando o refrigerador está em pleno funcionamento, a taxa de calor retirada do
congelador, é cinco vezes maior que a taxa de energia elétrica consumida pelo motor.
02) Quando o refrigerador está em pleno funcionamento, a taxa de calor, expelida para o
ambiente, é menor que a taxa de calor retirada do congelador.
04) Quando o refrigerador está em pleno funcionamento, e se a lâmpada L estiver ligada, para
a temperatura do congelador permanecer invariável, a potência elétrica consumida pelo
refrigerador será acrescida de um valor maior que 15 W.
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08) Se, desde que ligarmos um refrigerador, deixarmos a porta dele aberta, no interior de uma
sala isolada termicamente, a temperatura interna da sala diminuirá enquanto o refrigerador
estiver ligado.
16) Não existe um refrigerador que, em pleno funcionamento, retire calor do congelador,
expelindo-o para um ambiente que esteja a uma maior temperatura, sem consumir energia.
6. (Ufscar 2006) Inglaterra, século XVIII. Hargreaves patenteia sua máquina de fiar; Arkwright
inventa a fiandeira hidráulica; James Watt introduz a importantíssima máquina a vapor. Tempos
modernos!
(C. Alencar, L. C. Ramalho e M. V. T. Ribeiro, "História da Sociedade Brasileira".)
As máquinas a vapor, sendo máquinas térmicas reais, operam em ciclos de acordo com a
segunda lei da Termodinâmica. Sobre estas máquinas, considere as três afirmações seguintes:
I. Quando em funcionamento, rejeitam para a fonte fria parte do calor retirado da fonte quente.
II. No decorrer de um ciclo, a energia interna do vapor de água se mantém constante.
III. Transformam em trabalho todo calor recebido da fonte quente.
É correto o contido apenas em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[B]
A análise do diagrama dado permite concluir que a energia total (E) liberada na queima do
combustível é
E  4.000  8.000  12.000  E  1,2  10 4 J.
Como a queima de 1 kg de querosene libera 6  104 J, temos a massa m desse combustível
consumido em cada ciclo é:
6  104 J  1 kg
1,2  104

m
 m  0,2 kg.

4
6  104

1,2  10 J  m kg
Resposta da questão 2:
[C]
Resolução
O rendimento de máquina térmica ideal é dada por rendimento = 1 – Tfria/Tquente = 1 – 300/500 =
1 – 0,6 = 0,4 = 40%
O rendimento da máquina A é W/Q =
10000
= 1 = 100%
10000
6000
= 0,5 = 50%
12000
3000
Da máquina C 
= 0,375 = 37,5%
8000
Da máquina B

Desta forma apenas a máquina C pode ser construída.
Resposta da questão 3:
[D]
Resolução
Em um sistema de refrigeração, como uma geladeira ou ar-condicionado, o trabalho é recebido
para que o calor oriundo da fonte fria seja transferido para a fonte quente.
Resposta da questão 4:
a) a variação da energia interna é função exclusiva da variação da temperatura. Como se trata
de um ciclo, as temperaturas final e inicial são iguais. Assim:
T = 0  Uciclo = 0.
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O trabalho é numericamente igual à área interna do ciclo. Essa área pode ser calculada
fazendo a diferença entre a área do retângulo e a soma das áreas dos três triângulos
destacados na figura.
 1 3 1 3 2  2 
5
5
ciclo = [33] – 


 10 = 410 J.
2
2
2


Uma solução mais sofisticada poderia ser obtida lembrando a expressão da geometria analítica
para o cálculo da área de um triângulo.
b)   Aciclo 
2 4 1
1
1
Det  4 2 1  4x105 J .
2
2
1 2 1
c) A quantidade de calor transmitida à fonte fria (Q2) corresponde a quantidade de calor
recebida (Q1) que não foi transformada em trabalho (). Então:
Q2 = Q1 –  = 6105 – 4105 = 2105 J.
d) O rendimento corresponde à razão entre o trabalho realizado (energia útil) e o calor recebido
(energia total).

4  105 2

  0,67 
Q1 6  10 5 3
 = 67%.
=
Resposta da questão 5:
(01 + 04 + 16) = 21
Resolução
Leve em consideração
5 = Q2/W
 Q2 = 5.W
Q1 = Q2 + W = 5.W + W = 6.W
Resposta da questão 6:
[A]
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Resumo das questões selecionadas nesta atividade
Data de elaboração:
Nome do arquivo:
30/08/2014 às 18:05
Lista_Maquinas_Termicas
Legenda:
Q/Prova = número da questão na prova
Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro®
Q/prova Q/DB
Grau/Dif.
Matéria
Fonte
Tipo
1 ............. 125547 ..... Baixa ............. Física............. Cefet MG/2013..................... Múltipla escolha
2 ............. 84891 ....... Não definida .. Física............. Pucmg/2009 ......................... Múltipla escolha
3 ............. 84951 ....... Não definida .. Física............. Uel/2009............................... Múltipla escolha
4 ............. 90406 ....... Elevada ......... Física............. Ueg/2009 ............................. Analítica
5 ............. 84733 ....... Não definida .. Física............. Ufms/2008............................ Somatória
6 ............. 80354 ....... Não definida .. Física............. Ufscar/2006.......................... Múltipla escolha
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