Aula 10

FÍSICA
2° ANO
ENSINO MÉDIO
PROF. NELSON BEZERRA
PROF. JEAN CAVALCANTE
CONTEÚDOS E HABILIDADES
Unidade II
Vida e Ambiente
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Aula 10.2
Conteúdos
•• As leis da termodinâmica: Exercícios de fixação
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Habilidades
•• Compreender os conceitos da Termodinâmica e das
propriedades térmicas dos gases e suas transformações,
tais como, suas variáveis de estado, pressão, temperatura
e volume e principalmente a transformação Isobárica e
Adiabática.
•• Relacionar a 1ª lei da termodinâmica com essas
transformações.
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REVISÃO
Vimos em nossa aula anterior as leis da termodinâmica
e algumas de suas aplicações relacionadas com as
transformações sofridas pelos gases. Nesta aula iremos
nos aprofundar mais nesse assunto resolvendo mais
exercícios relacionados com as leis da termodinâmica.
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DESAFIO DO DIA
É possível, com base no que você aprendeu com as leis
da termodinâmica, que uma máquina térmica tenha um
rendimento de cem por cento?
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AULA
Exemplo 1
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AULA
Exemplo 1
(Mackenzie 2015) O diagrama mostra as transformações
sofridas por um gás ideal do estado A ao estado B. Se a
temperatura no estado inicial A vale TA=300 K então a
temperatura no estado B vale?
a) 600 K
b) 800 K
c) 750 K
d) 650 K
e) 700 K
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AULA
Solução:
A transformação ocorrida é isobárica, pois a pressão foi
mantida constante:
Temos que primeiramente encontrar o volume inicial no
ponto intermediário C, que marca o início da transformação.
Como a transformação de A para C é isotérmica temos:
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AULA
10
AULA
Exemplo 2
(Pucrs 2014) Numa turbina, o vapor de água é admitido
a 800K e é expulso a 400K. Se o rendimento real
dessa turbina é 80% do seu rendimento ideal ou limite,
fornecendo-se 100kJ de calor à turbina ela poderá realizar
um trabalho igual a:
a) 80kJ
b) 60kJ
c) 40kJ
d) 20kJ
e) 10kJ
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AULA
Solução:
O rendimento ideal é aquele dado pelo ciclo de Carnot:
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AULA
Exemplo 3
No gráfico PxV a seguir temos uma transformação sofrida
por 2 mols de um gás perfeito, que possui no ponto A uma
0
temperatura de 27 C.
13
AULA
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AULA
A partir das informações contidas no gráfico determine:
a. Qual o tipo de transformação ocorrida de A para B?
b. Qual o tipo de transformação ocorrida de B para C?
c. Qual o trabalho termodinâmico realizado de A para B?
d. Qual a temperatura do gás no estado B?
e. Qual o trabalho termodinâmico realizado de B para C?
f. Qual o trabalho total realizado pelo gás?
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AULA
Solução:
a) A transformação é isobárica;
b) A transformação é isométrica;
c)
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AULA
d)
e) A transformação é isométrica, então W=0.
f) O trabalho total é, portanto, W= 15 kJ
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
1. (Upe 2014) Com base nas Leis da Termodinâmica, analise
as afirmativas a seguir:
I. Existem algumas máquinas térmicas que, operando em
ciclos, retiram energia, na forma de calor, de uma fonte,
transformando-a integralmente em trabalho.
II. Não existe transferência de calor de forma espontânea
de um corpo de temperatura menor para outro de
temperatura maior.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
III. Refrigeradores são dispositivos, que transferem energia na forma de calor de um sistema de menor temperatura para outro de maior temperatura.
Está(ão) CORRETA(S)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas I e III.
d) apenas II e III.
e) I, II e III.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
2. (Ita 2014) Pode-se associar a segunda lei da
Termodinâmica a um princípio de degradação da energia.
Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.
a) A energia se conserva sempre.
b) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente
para outro frio.
c) Uma máquina térmica operando em ciclo converte
integralmente trabalho em calor.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
d) Todo sistema tende naturalmente para o estado de
equilíbrio.
e) É impossível converter calor totalmente em trabalho.
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RESUMO DO DIA
Lei Zero da Termodinâmica
Esta lei diz que dois sistemas
físicos estão em equilíbrio
se, ao serem colocados em
contato térmico, não há fluxo
de calor entre eles.
TA = TB
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RESUMO DO DIA
1ª. Lei da Termodinâmica:
Para todo sistema termodinâmico existe uma função
característica denominada energia interna. A variação
dessa energia interna (ΔU) entre dois estados quaisquer
pode ser determinada pela diferença entre a quantidade de
calor (Q) e o trabalho (τgas) trocados com o meio externo.
ΔU = Q - τgas
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RESUMO DO DIA
Transformação isotérmica
Nas transformações isotérmicas, a temperatura do sistema
gasoso mantém-se constante e, em consequência, a
variação de sua energia interna é nula (ΔU = 0). Sabendo-se
que sua temperatura absoluta (U = 3/2 nRT).
Q = τgas
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RESUMO DO DIA
2ª.Lei da Termodinâmica
O rendimento de uma máquina térmica é definida pela
função do calor recebido da fonte quente que é usada para
a realização de trabalho:
η = τ / |QA| = |QA - |QB| / |QA|
η = 1 – |QB| / |QA|
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RESUMO DO DIA
Enunciado de Kelvin – Planck para a 2ª. Lei da
Termodinâmica
É impossível construir uma máquina que, operando
em transformações cíclicas, tenha como único efeito
transformar completamente em trabalho a energia térmica
recebida de uma fonte.
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RESUMO DO DIA
As Leis da Termodinâmica
“Se dois sistemas estão em equilíbrio
térmico com um terceiro, eles devem
estar em equilíbrio térmico entre si.”
•• Sistema: A, B e T
•• Sistema T: parâmetro Temperatura
•• TT = TA e TT = TB TA = TB
•• Se: Ti > Tj,
•• Fluxo de energia de i para j
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RESUMO DO DIA
1ª. Lei da Termodinâmica
∆U = Q - τ
Gás sofrendo
transformação
Calor Q
∆U = Uf - Ui
Trabalho τ
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RESUMO DO DIA
2ª.Lei da Termodinâmica
Não é possível transformar calor de
uma fonte quente (Qq) em trabalho
1
(100 ) sem haver perdas para uma
fonte fria (Qf) (1ª forma da 2ª lei)
As perdas podem ser reduzidas, mas
NUNCA eliminada totalmente! É uma
lei da natureza...
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INTERATIVIDADE FINAL
Respostas sobre o Desafio do Dia:
1) O que acontece em uma transformação Isotérmica?
2) O que acontece em uma transformação Isométrica?
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INTERATIVIDADE FINAL
Respostas sobre o Desafio do Dia:
Que lei da termodinâmica afirma que não se pode
transformar integralmente calor e trabalho?
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