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 PRÉ-VESTIBULAR | VOLUME 2 | FÍSICA 1 1 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 2 PRÉ-VESTIBULAR | VOLUME 2 | FÍSICA 1