Prof. Felipe Nascimento 2ª Lei da Termodinâmica Parte 1 Uma

Prof. Felipe Nascimento
2ª Lei da Termodinâmica
Parte 1
1. Uma máquina térmica recebe, por ciclo 2000
J de calor de uma fonte quente, enquanto
rejeita 1200 J para uma fonte fria. Sabe-se
que essa máquina térmica realiza 20 ciclos
completos em um segundo. Determine, em
unidades SI:
a) O trabalho realizado por ciclo pela máquina;
b) A potência útil obtida pela máquina;
c) O rendimento dessa máquina.
2. (UEL-PR) A figura a seguir representa o ciclo
ABCDA realizado por certa massa de gás
ideal.
Com base nas informações fornecidas pelo
gráfico, pede-se, em unidades SI:
a) Calcule o trabalho realizado em cada ciclo
pelo gás;
b) Se em 8 s de funcionamento da máquina, que
funciona com base nesse ciclo, são realizados
20 ciclos pelo gás, qual a potência térmica da
máquina?
Dado: 1L= 10-3 m3
Máquinas Frigroríficas
3. Em um refrigerador doméstico ocorre a
retirada, por ciclo, de 300 J de calor do fluido
de trabalho quando esse fluido passa pelo
congelador; ao mesmo tempo, no radiador,
ocorre a rejeição de 400 J de calor para a
atmosfera. Determine:
a) O trabalho realizado pelo compressor em
cada ciclo;
b) A eficiência do refrigerador.
Ciclo de Carnot
4. (UNB-DF) Uma máquina de Carnot retira, a
cada ciclo, 2,0 KJ de energia térmica de uma
fonte a 227°C, converte 400 J em trabalho
mecânico e rejeita a energia restante para
uma segunda fonte térmica a uma
temperatura menor. Qual deve ser a
temperatura dessa segunda fonte? Dê sua
resposta em °C. Considere, para efeito de
cálculo, o ponto de fusão do gelo igual a 273
K.
5. Um estudante de engenharia apresenta ao
seu professor um projeto de máquina
térmica que opera entre 27°C e 327°C e que
obterá um trabalho útil de 1000 J para a
quantidade de calor recebida pela fonte
quente de 1400 J, por ciclo. Essa máquina é
possível? Por quê?
6. Uma máquina térmica recebe, por ciclo, 1000
J de calor de uma fonte quente, enquanto
rejeita 700 J para uma fonte fria. Sabe-se que
a máquina realiza 10 ciclos por segundo.
Determine:
a) O trabalho realizado pela máquina térmica,
em joules;
b) A potencia útil obtida da máquina, em Watts;
c) O rendimento desta máquina
7. Uma máquina térmica, operando em um
ciclo de Carnot, trabalha entre as
temperaturas -73°C e 227°C. Em cada ciclo, a
máquina recebe da fonte quente uma
quantidade
de calor igual a 500 J.
Determine:
a) O rendimento dessa máquina;
b) O trabalho realizado pelo fluido de trabalho
em cada ciclo;
c) O calor rejeitado, por ciclo, para a fonte fria.
Exercícios Complementares
8. (UnB-DF) Julgue a veracidade das afirmações
seguintes.
(1) Em uma transformação de um gás perfeito,
em que não houve troca de calor com o meio
externo, constatou-se que a energia interna
final do sistema era menor que a inicial. Isso
significa que foi realizado trabalho sobre o
sistema
(2) Em uma transformação isotérmica de um gás
perfeito, não há trocas de calor com o meio
externo
(3) Suponha que as moléculas de um gás perfeito
tenham sua energia cinética média diminuída,
porém que a pressão se mantenha constante.
Assim, o volume e a temperatura diminuem.
(4) Um gás perfeito realiza uma transformação
ABCDA conforme representação no diagrama
pressão “versus” volume a seguir. O ponto do
ciclo onde a energia interna do sistema é
máxima é o ponto A.
9. Julgue as afirmações seguintes a partir da
análise do diagrama pressão “versus” volume
de um gás ideal.
(1) Na transformação ABC, o gás ideal realiza um
trabalho menor do que na transformação
CDA.
(2) As transformações DA e BC são
transformações isocóricas.
(3) A temperatura do gás ideal no ponto A é a
mesma que no ponto C.
(4) Nas transformações AB e CD, o gás ideal não
realiza trabalho.
(4) O trabalho realizado no trecho AB é nulo
(5) O trabalho realizado no trecho AB é igual ao
calor trocado.
11. (UnB-DF) Uma máquina térmica é um
dispositivo que transforma calor em trabalho
mecânico, operando sempre em ciclos, isto é,
retornando periodicamente às condições
iniciais. A figura abaixo representa um desses
ciclos.
Julgue as afirmações seguintes, relativas ao ciclo
representado.
10. (UNB-DF) Um mol de gás monoatômico ideal
é usado como substância de trabalho para o
ciclo térmico, mostrado no diagrama pressão
“versus” volume abaixo. O trecho AB
representa uma isoterma de temperatura T0.
Julgue os itens a seguir.
(1) A pressão no ponto B é P0/2
(2) A temperatura no ponto C é T0/4
(3) O trabalho realizado no trecho CA é nulo
(1) Esse gráfico pode representar o ciclo de um
motor térmico cujo cilindro suporta uma
pressão interna de, no máximo, 1,5 atm.
(2) A temperatura no ponto A é maior que aquela
no ponto B
(3) No trajeto de B para C, o sistema não absorve
calor, pois a temperatura não varia
(4) O calor transformado em trabalho mecânico é
inferior a 150 J.