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Termodinâmica – Lista Básica
Prof. Vogt
1. Um gás perfeito sofre uma expansão, realizando um
trabalho igual a 200 J. Sabe-se que, no final dessa
transformação, a energia interna do sistema está com 60
J a mais que no início. Qual a quantidade de calor
recebida pelo gás?
2. Uma porção de gás perfeito está confinada por um
êmbolo móvel no interior de um cilindro. Ao receber 20
kcal de calor do meio externo, o êmbolo sobe e o gás
realiza um trabalho equivalente a 12 kcal. Determine a
variação sofrida pela energia interna desse gás.
3. Um gás perfeito sofre uma expansão isobárica, sob
2
3
pressão de 5,0 N/m . Seu volume aumenta de 0,20 m
3
para 0,60 m . Qual foi a variação de energia interna do
gás se, durante a expansão, ele recebeu 5,0 J de calor
do ambiente?
4. Um sistema gasoso ideal sofre uma transformação
4
2
isobárica de pressão igual a 5·10 N/m . Seu volume
evolui de 3 L para 6 L. Determine o trabalho trocado com
o meio externo.
3
–3
3
Dado: 1 L = 1 dm = 10 m
5. Um sistema termodinâmico, constituído por um gás
perfeito, troca 400 cal de calor com o meio externo.
Determine a variação de energia interna do sistema, em
cada um dos casos:
a) aquecimento isocórico;
b) resfriamento isométrico;
c) expansão isotérmica.
6. Analise as afirmativas a seguir:
(01) Um gás somente pode ser aquecido se receber
calor.
(02) Pode-se aquecer um gás realizando-se trabalho
sobre ele.
(04) Para esfriar um gás, devemos necessariamente
retirar calor dele.
(08) Um gás pode receber calor do meio externo e sua
temperatura permanecer constante.
(16) Numa transformação adiabática de um gás, sua
temperatura pode diminuir.
Dê como resposta a soma dos números associados às
afirmações corretas.
7. Analise as proposições dadas a seguir e dê como
resposta o somatório dos números que correspondem às
afirmativas corretas:
(01) A energia interna de dada massa de gás é função
exclusiva de sua temperatura.
(02) Numa expansão isobárica, a quantidade de calor
recebida é menor que o trabalho realizado.
(04) Numa transformação isocórica, a variação de
energia interna do gás é igual à quantidade de calor
trocada com o meio exterior.
(08) Numa transformação adiabática, o gás não troca
trabalho com o meio externo.
(16) A energia interna de um sistema gasoso só não
varia nas transformações adiabáticas.
(32) Numa expansão isobárica, a temperatura do gás
aumenta.
8. Leia com atenção e identifique a alternativa correta.
a) Numa compressão isotérmica de um gás perfeito, o
sistema não troca calor com o meio externo.
b) Numa compressão isotérmica de um gás perfeito, o
sistema cede um valor de calor menor que o valor do
trabalho que recebe.
c) Numa compressão isotérmica de um gás perfeito,
sempre ocorre variação da energia interna do gás.
d) Numa compressão isotérmica de um gás perfeito, o
sistema realiza trabalho; portanto, não recebe calor.
e) Numa compressão isotérmica de um gás perfeito, o
sistema recebe trabalho, que é integralmente
transformado em calor.
9. (UFMS) Um cilindro, fechado por um êmbolo, encerra
–2
3
o volume de 1,0 · 10 m de um gás ideal à pressão de
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2,0 · 10 Pa. O sistema recebe de uma fonte quente 5,0 ·
3
10 J de calor. O êmbolo desloca-se de modo que o
volume do gás seja duplicado num processo isobárico.
Ao final do processo, pode-se afirmar que:
(01) não houve qualquer variação da energia interna do
sistema.
(02) o calor fornecido pela fonte quente foi totalmente
armazenado sob a forma de energia interna do sistema.
(04) o trabalho realizado pelo sistema sobre o meio foi
3
de 2,0 · 10 J.
(08) o aumento da energia interna do sistema foi de 3,0 ·
3
10 J.
(16) o calor fornecido pela fonte quente foi totalmente
transformado em trabalho realizado pelo sistema sobre o
meio.
Dê como resposta a soma dos números associados às
afirmações corretas.
10. (UFMG) Em uma transformação isobárica de um gás
5
2
perfeito, mantido a 2,0·10 N/m de pressão, forneceramse 1500 J de calor e provocou-se um aumento de
volume de 3,0 litros. Em joules, qual foi a variação da
energia interna do gás?
11. Um estudante manuseava uma bomba manual
(metálica) de encher bola de futebol. Mantendo o orifício
de saída do ar tapado com seu dedo, ele comprimia
rapidamente o êmbolo e observava que o ar dentro da
bomba era aquecido. Das afirmativas a seguir, qual você
usaria para explicar o fenômeno descrito?
a) Quando se comprime um gás, sua temperatura
sempre aumenta.
b) Quando se comprime rapidamente um gás, facilita-se
a troca de calor entre o ar que está dentro da bomba e o
meio externo.
c) Devido à rapidez da compressão, o ar que está dentro
da bomba não troca calor com o meio externo; assim, o
trabalho realizado provoca aumento da energia interna
desse ar.
d) A compressão rápida do ar foi feita isobaricamente,
provocando aumento na velocidade de suas partículas.
e) O fenômeno descrito é impossível de ocorrer, pois,
sendo o corpo da bomba metálico, qualquer energia que
seja fornecida para o ar interno será imediatamente
transferida para o meio externo.
12. (UNESP) Um pistão com êmbolo móvel contém 2
mol de O2 e recebe 581 J de calor. O gás sofre uma
expansão isobárica na qual seu volume aumentou de
5
2
1,66L, a uma pressão constante de 10 N/m .
Considerando que nessas condições o gás se comporta
como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol · K e calcule:
a) a variação de energia interna do gás;
b) a variação de temperatura do gás.
13. (PUC) O gráfico pressão (p) x volume (V) representa
as transformações AB e BC experimentadas por um gás
ideal:
Qual o trabalho realizado por esse gás em cada ciclo?
Dê a resposta em joules.
17. Um sistema gasoso ideal, ao receber 293 cal, evolui
do estado A para o estado D, conforme o gráfico:
Qual o trabalho mecânico realizado pelo gás durante a
expansão de A até C? Dê a resposta em joules.
14. Uma amostra de gás perfeito recebe de uma fonte
térmica 200 J de energia em forma de calor, expandindose isobaricamente, conforme indica o gráfico a seguir,
indo do estado A para o estado.
Determine:
a) o trabalho do gás em cada transformação: AB, BC e
CD;
b) a variação da energia interna na transformação
ABCD;
c) a temperatura do gás no ponto D, sabendo que no
ponto C era de –3 °C.
Dado: 1 cal = 4,18 J
18. (UNICAMP) Um mol de gás ideal sofre a
transformação A →B →C indicada no diagrama pressão
x volume da figura:
Qual a variação da energia interna do gás para essa
transformação?
15. Um sistema termodinâmico constituído de certa
massa de gás perfeito recebe calor de uma fonte
térmica, num total de 8 500 J. Em consequência, o gás
se expande, sofrendo a transformação AB representada
no diagrama pressão (p) x volume (V) a seguir:
a) Qual é a temperatura do gás no estado A?
b) Qual é o trabalho realizado pelo gás na expansão A
→B?
c) Qual é a temperatura do gás no estado C?
Dados: R (constante dos gases) = 0,082 atm L/mol K ou
R = 8,3 J/mol K
19. (UNESP) O ciclo de Carnot, de importância
fundamental na Termodinâmica, é constituído de um
conjunto de transformações definidas. Num diagrama (p,
V), você esboçaria esse ciclo usando:
a) uma isotérmica, uma isobárica, uma adiabática e uma
isocórica (isovolumétrica).
b) duas isotérmicas e duas adiabáticas.
c) duas isobáricas e duas isocóricas (isovolumétricas).
d) duas isobáricas e duas isotérmicas.
e) uma isocórica (isovolumétrica), uma isotérmica e uma
isobárica.
A respeito da transformação AB, responda:
a) Qual é o trabalho do sistema? É trabalho realizado ou
recebido? Justifique.
b) Qual é a variação de energia interna? A energia
interna aumentou ou diminuiu? Justifique.
16. (PUC) A transformação cíclica representada no
diagrama a seguir mostra o que ocorreu com uma massa
de gás perfeito.
2
20. (UEL) No gráfico abaixo está representada a
evolução de um gás ideal segundo o ciclo de Carnot.
Com relação ao comportamento do gás, é correto
afirmar:
Uma máquina térmica teórica retira 1000 J da fonte
quente e rejeita 650 J para a fonte fria. O rendimento
dessa máquina, em porcentagem, é:
a) 15. b) 65. c) 54. d) 40. e) 35.
24. (PUC) O esquema representa trocas de calor e
realização de trabalho em uma máquina térmica. Os
valores de T1 e Q2 não foram indicados, mas deverão ser
calculados durante a solução desta questão.
a) A temperatura no ponto A é maior que no ponto B.
b) No trajeto BC, o gás cedeu calor para a fonte fria.
c) No trajeto DA, o trabalho realizado é negativo.
d) A temperatura no ponto C é maior que no ponto B.
e) No trajeto CD, o gás recebeu calor.
21. Uma máquina térmica, teórica, opera entre duas
fontes de calor, executando o ciclo de Carnot. A fonte fria
encontra-se à temperatura de 6 °C e a fonte quente, a
347 °C. Qual o rendimento teórico dessa máquina?
Considerando os dados indicados no esquema, se essa
máquina operasse segundo um ciclo de Carnot, a
temperatura T1, da fonte quente, seria, em Kelvins, igual
a:
a) 375. b) 400. c) 525. d) 1 200. e) 1 500.
22. (UFBA) A figura representa o ciclo de Carnot, para
um gás ideal.
25. (UFMA) Uma máquina térmica funciona realizando o
ciclo de Carnot. Em cada ciclo, o trabalho útil fornecido
pela máquina é de 2 000 J. As temperaturas das fontes
térmicas são 227 °C e 27 °C, respectivamente. O
rendimento da máquina, a quantidade de calor retirada
da fonte quente e a quantidade de calor rejeitada para a
fonte fria são, respectivamente:
a) 60%, 4 000 J e 6 000 J. d) 40%, 4 000 J e 1 000 J.
b) 40%, 3 000 J e 5 000 J. e) 30%, 6 000 J e 4 000 J.
c) 40%, 5 000 J e 3 000 J.
26. (UFC) O ciclo diesel, mostrado na figura abaixo,
representa o comportamento aproximado de um motor
diesel. A substância de trabalho desse motor pode ser
considerada um gás ideal. O processo a →b é uma
compressão adiabática, o processo b →c é uma
expansão a pressão constante, o processo c →d é uma
expansão adiabática e o processo d →a é um
resfriamento a volume constante.
Nessas condições, é correto afirmar que:
(01) na compressão adiabática, a energia interna do gás
diminui.
(02) na expansão isotérmica, o gás recebe calor de uma
das fontes.
(04) na expansão adiabática, a temperatura do gás
diminui.
(08) na compressão isotérmica, a energia interna do gás
diminui.
(16) na transformação cíclica, o gás atinge o equilíbrio
térmico com a fonte quente, antes de iniciar novo ciclo.
Dê como resposta a soma dos números associados às
afirmações corretas.
23. (PUC) O rendimento de uma máquina térmica é uma
relação entre a energia transformada em trabalho e a
energia absorvida da
Q1 = calor retirado da fonte quente
Q2 = calor rejeitado para a fonte fria
τ = trabalho realizado
3
Com relação a esses processos, a opção correta é:
a) No processo a →b a energia interna do sistema não
varia.
b) No processo b →c a energia interna do sistema
diminui.
c) No processo c →d a energia interna do sistema
diminui.
d) No processo d →a a energia interna do sistema
aumenta.
e) No ciclo completo a variação da energia interna é
positiva.
Gabarito
27. (UFC) A figura abaixo mostra um ciclo de Carnot,
representado no diagrama pressão x volume.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Se no trecho b ⇒ c, desse ciclo, o sistema fornece 60 J
de trabalho ao meio externo, então é verdade que, nesse
trecho:
a) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna
diminui.
b) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna
não varia.
c) não há troca de calor e sua energia interna diminui de
60 J.
d) o sistema rejeita 60 J de calor e sua energia interna
não varia.
e) não há troca de calor e sua energia interna aumenta
de 60 J.
28. Certa máquina térmica cíclica e reversível trabalha
entre –73 °C e +27 °C. Qual o seu rendimento máximo?
29. (UFSCAR) Mantendo uma estreita abertura em sua
boca, assopre com vigor sua mão agora! Viu? Você
produziu uma transformação adiabática! Nela, o ar que
você expeliu sofreu uma violenta expansão,
durante a qual:
a) o trabalho realizado correspondeu à diminuição da
energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor
com o meio externo.
b) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da
energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor
com o meio externo.
c) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da
quantidade de calor trocado por esse ar com o meio, por
não ocorrer variação da sua energia interna.
d) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar
não absorveu calor do meio e não sofreu variação de
energia interna.
e) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar
não cedeu calor para o meio e não sofreu variação de
energia interna.
30. (UNB) Quanto aos processos sofridos por gases
ideais entre dois estados, julgue os itens a seguir:
a) Num processo isotérmico, há troca de calor com o
meio exterior.
b) Num processo adiabático, não há transferência de
calor para o meio exterior.
c) Um processo adiabático é um processo lento, em que
a variação de energia do gás é igual ao trabalho
realizado sobre este.
d) Um processo isotérmico é um processo lento, no qual
há variação na energia interna do gás.
e) Num processo isotérmico, a energia cinética média
das moléculas é a mesma nos estados inicial e final.
f) Num processo isotérmico de compressão de um gás, a
pressão exercida sobre as paredes do recipiente que
contém o gás aumentará.
g) Num processo adiabático, a variação de energia do
gás é nula.
4
260J
8kcal
3J
150J
a) 400 cal; b) – 400 cal; c) Zero
01. F, 02. V, 04. F, 08. V, 16. V
01. V, 02. F, 04. V, 08. F, 16. F, 32. V
E
01. F, 02. F, 04. V, 08. V, 16. F
900 J
C
a) 415 J; b) 10 K ou 10 °C
80 J
120J
a) Realizado, 2200 J; b) Aumentou, 6300 J
3
2,5 · 10 J
a) Zero, 300 J, 250 J; b) 675 J; c) 27 °C
a) 293 K; b) 6,0 · 10² J; c) 293 K
B
C
55%
01. F, 02. V, 04. V, 08. F, 16. V
E
A
C
C
C
1/3
A
a) Verdadeiro; b) Verdadeiro; c) Falso; d) Falso;
e) Verdadeiro; f) Verdadeiro; g) Falso.