Física 1

Física 1
Módulo 8
2.
ENTROPIA E 2ª LEI DA TERMODINÂMICA
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
1.
PARA
O rendimento de uma máquina é máximo se a mesma
operar em ciclo de Carnot.
Resposta correta: E
SALA
I. (V)
II. (F) Essa afirmativa contraria a 2ª lei da termodinâmica.
III. (F) A energia interna depende apenas da temperatura.
IV. (V)
V. (F) Ela depende apenas da temperatura.
VI. (V)
3.
A máquina que possui rendimento máximo é aquela que
opera em ciclo de Carnot.
Resposta correta: E
4.
Como se trata de um ciclo de Carnot, temos:
Q 2 T2
Q2
300
=
⇒
=
⇒ Q 2 = 450cal
•
Q1 T1
6 00 4 00
•
η = 1−
Resposta correta: B
2.
Do problema, temos que:
QQ = 2kcal
QF = 1,8kcal
Q
1,8
η = 1− F = 1−
= 1 − 0,9
QQ
2
Resposta correta: E
5.
η = 0,1 ou η = 10%
η = 1−
QF
70
= 1−
= 0, 3
QQ
100
Logo:
τ = Q1 − Q 2 = 1000 − 600
τ = 400cal
η = 30%
Resposta correta: C
4.
Resposta correta: D
τ = QQ – QF = 1200 – 100
τ = 200kcal = 840kJ
Logo:
τ 840kJ
=
⇒ P = 840kW
P=
Δt
s
6.
Resposta correta: C
5.
Do problema, temos:
T2 = (273 + 7)K = 280K
τF ⇒ Trabalho fornecido = Área
T2
280
⇒ 0, 30 = 1 −
⇒ T1 = 400K
T1
T1
•
η = 1−
•
η' = 1−
N
T2
280
⇒ 0,50 = 1 − ' ⇒ T1' = 560K
T1'
T1
Logo:
ΔT2 = 560 − 400
(P − P )(V + V2 − 2V1)
τ
(P − P )(V + V2 − 2V1)
τF = 2 1 3
⇒ F = 2 1 3
2
Q1
2Q1
ΔT1 = 160K
Energia absorvida ⇒ Q1
Resposta correta: C
Resposta correta: A
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
1.
Do problema, temos:
T2 = 27°C = 300K
T1 = 227°C = 500K
Para o rendimento máximo, temos:
Q 2 T2
Q2
300
=
⇒
=
⇒ Q 2 = 600cal
Q1 T1
1000 500
Resposta correta: D
3.
T2
300
= 1−
= 0,25 ⇒ η = 25%
T1
400
Sabemos que, para uma máquina térmica qualquer:
Q
η = 1− 2
Q1
Em uma máquina de Carnot:
Q 2 T2
T
=
⇒ η = 1− 2
Q1 T1
T1
Resposta correta: A
7.
a) (F) Na compressão adiabática, a temperatura do gás
aumenta e, portanto, sua energia interna aumenta.
b) (V) Na expansão isotérmica, o gás recebe calor da
fonte quente.
c) (V) Na expansão adiabática, o gás realiza trabalho e,
portanto, perde energia interna, sofrendo diminuição de temperatura.
d) (F) Em qualquer processo isotérmico, a energia
interna permanece constante.
e) (V) Ao reiniciar o ciclo, o gás retorna às condições
iniciais.
Resposta correta: b, c, e
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8.
O rendimento máximo de uma máquina térmica corresponde ao rendimento do ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas.
Resposta correta: C
9.
Dados: T1 = 500K; T2 = 300K; Q1 = 2.000J
Para o ciclo de Carnot, temos:
Q1 Q 2
2.000
Q
=
⇒
=
⇒ Q 2 = 1.200J
T1
T2
500
300
De τ = Q1 − Q 2 , vem: τ = 2.000 − 1.200 ⇒ τ = 800J
Resposta correta: A
10. τ = 2000J
T1 = 227°C = 500K
T2 = 27°C = 300K
O rendimento no ciclo de Carnot é dado por:
T
300
∴ η = 1− 2 ∴ η = 1−
∴ η = 1 − 06 ∴ η = 0, 4 = 40%
T1
500
O calor retirado da fonte quente é dado por:
τ
2000
∴η=
∴ 0, 4 =
∴ Q1 = 5000J
Q1
Q1
O calor rejeitado para a fonte fria é dado por:
Q
T
Q2
300
∴ 2 = 2 ∴
=
∴ Q 2 = 3000J
Q1 T1
5000 500
Resposta correta: C
11. (V) Trata-se de uma compressão adiabática na qual é
realizado um trabalho sobre o gás, acarretando aumento na energia interna: Q = 0 ⇒ ΔU = –τ. Como
τ < 0 ⇒ ΔU > 0
(F) O ciclo de Carnot é composto de duas transformações isotérmicas alteradas com duas transformações
adiabáticas.
(F) O rendimento da máquina térmica depende das
temperaturas da fonte quente e da fonte fria.
(V) Resumidamente, o calor é removido da fonte fria pela vaporização do gás refrigerante e transferido à
fonte quente por sua condensação.
(V)
Resposta correta: V, F, F, V, V
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