1ª Lei da Termodinâmica

1ª LEI DA TERMODINÂMICA
01-(UFPEL-RS) De acordo com seus conhecimentos sobre
Termodinâmica, analise as afirmativas abaixo.
I - Sempre que um corpo muda de fase, sob pressão constante,
ele recebe ou cede calor e a sua temperatura varia.
II - Quando temos uma transformação isobárica, de uma certa
massa de um gás perfeito, o aumento da temperatura fará com
que aconteça um aumento de volume.
III - Uma dada massa de um gás perfeito pode receber calor sem
que a sua temperatura interna aumente. Isso ocorrerá se ele
realizar um trabalho igual à quantidade de calor que recebeu.
IV - Num processo de transformação isocórico a temperatura de
uma certa massa de um gás permanece constante.
Dessas afirmativas, estão CORRETAS apenas
a) I e III. b) I, II e III. c) II e III.
d) II e IV.
e) II, III e IV.
02-(UFRJ-RJ) Considere certa massa de um gás ideal em
equilíbrio termodinâmico. Numa primeira experiência, faz-se o
gás sofrer uma expansão isotérmica durante a qual realiza um
trabalho W e recebe 150J de calor do meio externo. Numa
segunda experiência, faz-se o gás sofrer uma expansão
adiabática, a partir das mesmas condições iniciais, durante a
qual ele realiza o mesmo trabalho W.
Calcule a variação de energia interna ΔU do gás nessa expansão
adiabática.
03-(UFU-MG) Num dado recipiente contendo um líquido, é
imerso um cilindro contendo gás ideal, confinado por um
êmbolo móvel, conforme as figuras adiante.
O recipiente está sobre uma fonte térmica e a base do
recipiente é diatérmica, permitindo trocas de calor entre a fonte
e o recipiente. As demais paredes do recipiente são adiabáticas
e as paredes do cilindro que contém o gás são diatérmicas.
A fonte térmica fornece 2000 J para o sistema formado pelo
líquido e o gás, conforme figura (I) acima. Devido ao calor
fornecido pela fonte térmica, a temperatura do líquido aumenta
de 3K, consumindo 1500 J. Por outro lado, o gás realiza uma
expansão com um aumento de volume de 8 m3, a uma pressão
constante de 50 N/m2, como representado na figura (II) acima.
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás.
b) Calcule a variação da energia interna do gás.
c) Nesse processo, o que acontece com a energia cinética das
partículas que compõem o gás: aumenta, diminui ou não muda?
Justifique a sua resposta.
04-(UFRS-RS) Em uma transformação termodinâmica sofrida
por uma amostra de gás ideal, o volume e a temperatura
absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a
pressão se mantém igual a 20 N/m2.
Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de
calor, pode-se afirmar que a variação de sua energia interna é
de
a) 100 J.
b) 150 J.
c) 250 J.
d) 350 J. e) 400 J.
05-(UNESP-SP) Um recipiente contendo certo gás tem seu
volume aumentado graças ao trabalho de 1664 J realizado pelo
gás.
Neste processo, não
houve troca de calor entre
o gás, as paredes e o meio
exterior.
Considerando
que o gás seja ideal, a
energia de 1 mol desse gás
e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8T, onde a
temperatura T é medida em kelvin e a energia U em joule. Podese afirmar que nessa transformação a variação de temperatura
de um mol desse gás, em kelvin, foi de:
a) 50.
b) - 60.
c) - 80.
d) 100.
e) 90.
06-(UFRRJ-RJ) A figura a seguir representa o gráfico p-V de um
gás, suposto ideal, que sofre primeiramente um processo
isobárico, partindo do ponto A para o ponto B, e depois um
processo isovolumétrico, atingindo o ponto C, que se situa sobre
a mesma isoterma que A.
Calcule
a) o trabalho realizado pelo gás ao final do processo ABC;
b) o calor recebido pelo gás ao final do processo ABC.
07-(ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do
uso de combustíveis fósseis e de
biomassa, cuja energia é convertida
em movimento de veículos. Para esses
combustíveis, a transformação de
energia química em energia mecânica
acontece
a) na combustão, que gera gases
quentes para mover os pistões no motor.
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o
veículo.
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em
trabalho.
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.
08-(UFMG-MG) Um cilindro é fechado por um êmbolo que pode
se mover livremente. Um
gás, contido nesse cilindro,
está sendo aquecido, como
representado nesta figura:
Com
base
nessas
informações, é CORRETO
afirmar
que,
nesse
processo,
a) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia interna
é menor que o calor fornecido.
b) a pressão do gás permanece constante e o aumento da sua
energia interna é igual ao calor fornecido.
c) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia interna
é igual ao calor fornecido.
d) a pressão do gás permanece constante e o aumento da sua
energia interna é menor que o calor fornecido.
09-(UNESP-SP) Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mols de
O‚ e recebe 581J de calor. O gás sofre uma expansão isobárica
na qual seu volume aumentou de 1,66 ℓ, a uma pressão
constante de 105 N/m2. 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.
12-(UNESP-SP) Um mol de gás monoatômico, classificado como
ideal, inicialmente à temperatura
de 60 °C, sofre uma expansão
adiabática, com realização de
trabalho de 249 J. Se o valor da
constante dos gases R é 8,3
J/(mol K) e a energia interna de
um mol desse gás é (3/2)RT, calcule o valor da temperatura ao
final da expansão.
13-(CEFET-PR) Em uma evolução cíclica, em que a curva
representativa é uma circunferência e a
evolução é realizada no sentido horário em
um diagrama PV, pode-se afirmar que:
a) a energia interna no estado inicial é
diferente do final;
b) o gás tem temperatura inicial e final diferentes;
c) o gás não recebe calor;
d) o gás absorve trabalho;
e) o gás realiza trabalho por ciclo
14-(UFSC-SC) Uma amostra de dois moles de um gás ideal sofre
uma transformação ao passar de um estado i para um estado f,
conforme o gráfico a seguir:
10-(UFPB-PB) Um gás ideal é submetido a três transformações
consecutivas, em que AB é isobárica, BC é isotérmica e CA é
adiabática, como mostra o diagrama pxV a seguir.
Em relação a essas transformações, identifique com V a(s)
afirmativa(s) verdadeira(s) e com F, a(s) falsa(s).
( ) Em AB, a energia interna do gás diminui.
( ) Em BC, o gás recebe calor.
( ) Em CA, não há variação da energia interna do gás.
A seqüência correta é:
a) VVF
b) VFV
c) FVF
d) VVV
e) FFF
11-(UFAL) Um gás sofre a transformação termodinâmica cíclica
ABCA representada no gráfico p × V. No trecho AB a
transformação é isotérmica.
Analise as afirmações:
( ) A pressão no ponto A é 2,5 × 105 N/m2.
( ) No trecho AB o sistema não troca calor com a vizinhança.
( ) No trecho BC o trabalho é realizado pelo gás e vale 2,0 ×
104 J.
( ) No trecho CA não há realização de trabalho.
( ) Pelo gráfico, o trabalho realizado pelo gás no ciclo ABCA é
maior do que 4,0 × 104J.
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. A transformação representada no gráfico ocorre sem que
nenhum trabalho seja realizado.
02. Sendo de 100 Joules a variação da energia interna do gás do
estado i até f, então o calor que fluiu na transformação foi de
1380 Joules.
04. Certamente o processo ocorreu de forma isotérmica, pois a
pressão e o volume variaram, mas o número de moles
permaneceu constante.
08. A primeira lei da Termodinâmica nos assegura que o
processo ocorreu com fluxo de calor.
16. Analisando o gráfico, conclui-se que o processo é adiabático.
15- (UCSal-BA) Um gás perfeito está aprisionado, em um
recipiente cilíndrico e graduado
em litros, que exerce uma
pressão constante de 1,1.105 Pa,
conforme
esquema
representado pela figura 1.Esse
gás recebe 5,5.102J de calor e
empurra o êmbolo para a posição
representada pela figura 2.
Nessa expansão, o trabalho realizado pelo gás e o aumento de
energia interna, em joules, são, respectivamente,
a) 2,2.103 e 2,5.102
b) 5,5.102 e zero
c) 3,3.102 e 3,3.102
d) 2,2.102 e 3,3.102
e) 2,2.105 e 5,5.10-2
16-(UEPA) Um estudante verifica a ação do calor sobre um gás
perfeito inserido em uma
seringa de vidro, aquecendo-a
com uma vela e mantendo
fechada sua saída (ver figura).
Desprezando o atrito entre o
êmbolo da seringa e o vidro,
pode-se afirmar que, durante o
aquecimento:
a) O gás se tornará mais denso;com isso,a pressão do ar
atmosférico empurrará o êmbolo da seringa, comprimindo o
gás.
b) Se a pressão do gás se mantiver constante, a energia interna
do sistema aumentará, fazendo com que o gás realize trabalho
deslocando o êmbolo da seringa.
c) Se a pressão do gás se mantiver constante, o sistema gasoso
receberá trabalho, diminuindo o volume interno da seringa.
d) Se a energia interna do sistema aumentar, certamente o gás
sofrerá uma transformação isométrica.
e) Toda a energia recebida será integralmente utilizada para
deslocar o êmbolo, tratando-se, portanto, de uma
transformação isobárica do gás.
17-(UDESC-SC-09) O gráfico a seguir apresenta dois processos
termodinâmicos distintos, utilizados para levar uma massa
gasosa de gás ideal de uma temperatura inicial To até uma
temperatura TX. O primeiro (A) é um processo isobárico e o
segundo (B) é um processo isocórico.
Analise as afirmativas a seguir, relacionadas aos processos
termodinâmicos descritos no gráfico:
I. A variação de energia interna do gás foi a mesma nos dois
processos.
II. A quantidade de calor fornecida ao gás foi a mesma nos dois
processos.
III. A temperatura TX é maior do que a temperatura To.
Assinale a alternativa CORRETA.
a) Somente a afirmativa III é verdadeira.
b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
d) Somente a afirmativa II é verdadeira.
e) Todas as afirmativas são verdadeiras.
18-(UFRJ-RJ-010)) Um gás ideal em equilíbrio termodinâmico
tem pressão de 1,0×105N/m2, volume de 2,0×10-3 m3 e
temperatura de 300 K. O gás é aquecido lentamente à pressão
constante recebendo uma quantidade de 375 J de calor até
atingir um volume de 3,5×10-3 m3, no qual permanece em
equilíbrio termodinâmico.
a) Calcule a temperatura do gás em seu estado final de
equilíbrio.
b) Calcule a variação da energia interna do gás entre os estados
inicial e final.
19-(UFSC-SC-010) Admita uma máquina térmica hipotética e
ideal que funcione de acordo com o ciclo representado no
gráfico de pressão versus volume (p x V) a seguir.
Sabendo que a transformação CD é adiabática, com base na
primeira Lei da Termodinâmica e no gráfico acima, assinale a(s)
proposição(ões) CORRETA(S).
01) A transformação BC é isotérmica. A energia absorvida pelo
gás na forma de calor é transformada parcialmente em
trabalho.
02) Na transformação AB o gás sofre uma expansão isobárica,
realizando um trabalho de 1,6 kJ sobre a vizinhança.
04) Sabendo que a temperatura T2 vale 900 K, podemos afirmar
que a temperatura T1 vale 1260 K e a pressão no estado C vale
aproximadamente 6,22.105 Pa.
08) Na transformação cíclica – ABCDEA – apresentada, a
variação da energia interna é zero, ou seja, a temperatura não
varia durante todo o ciclo.
16) A transformação CD é uma compressão adiabática, onde a
temperatura do gás diminui devido ao trabalho realizado sobre
a vizinhança.
32) A transformação EA é isocórica. O aumento da temperatura
do sistema, e consequentemente o aumento da energia interna,
se deve ao calor recebido da vizinhança.
20-(UNIFESP-SP-011) Em um trocador de calor fechado por
paredes diatérmicas, inicialmente o gás monoatômico ideal é
resfriado por um processo isocórico e depois tem seu volume
expandido por um processo isobárico, como mostra o diagrama
pressão versus volume.
a) Indique a variação da pressão e do volume no processo
isocórico e no processo isobárico e determine a relação entre
a temperatura inicial, no estado termodinâmico a, e final, no
estado termodinâmico c, do gás monoatômico ideal.
b) Calcule a quantidade total de calor trocada em todo o
processo termodinâmico abc.
21-(UPE-PE-011) O diagrama PV para uma determinada amostra
de gás está representado na figura a seguir. Se o sistema é
levado do estado a para o estado b, ao longo do percurso acb,
fornece-se a ele uma quantidade de calor igual a 100 cal, e
ele realiza um trabalho de 40 cal.
Se, por meio do percurso adb, o
calor fornecido é de 72 cal, então
o trabalho realizado vale em cal:
a) 28 b) 60 c) 12 d) 40 e) 24
22-(UEPG-PR-011) A 1ª lei da termodinâmica pode ser
entendida como uma afirmação do princípio da conservação da
energia. Sua expressão analítica é dada por ΔU = Q – , onde
ΔU corresponde à variação da energia interna do sistema, Q
e , respectivamente, calor
trocado e trabalho realizado.
Sobre a 1ª lei da termodinâmica aplicada a transformações
abertas, assinale o que for correto.
01) O sistema pode receber trabalho sem fornecer calor e sua
energia interna aumenta.
02) O sistema pode receber calor sem realizar trabalho e sua
energia interna aumenta.
04) O sistema pode, simultaneamente, receber calor e trabalho
e sua energia interna aumenta.
08) O sistema pode realizar trabalho sem receber calor e sua
energia interna diminui.
16) O sistema pode fornecer calor sem receber trabalho e sua
energia interna diminui.
23-(ENEM-MEC-011) Os biocombustíveis de primeira geração
são derivados da soja, milho e cana-de-açúcar e sua produção
ocorre através da fermentação. Biocombustíveis derivados de
material celulósico ou biocombustíveis de segunda geração –
coloquialmente chamados de “gasolina de capim” – são aqueles
produzidos a partir de resíduos de madeira (serragem, por
exemplo), talos de milho, palha de trigo ou capim de
crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para
os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as
matérias-primas são baratas e abundantes.
DALE, B. E.; HUBER, G. W. Gasolina de capim e outros
vegetais. Scientific American Brasil. Ago. 2009. n.° 87
(adaptado).
O texto mostra um dos pontos de vista a respeito do uso dos
biocombustíveis na atualidade, os quais:
a) são matrizes energéticas com menor carga de poluição para
o ambiente e podem propiciar a geração de novos empregos,
entretanto, para serem oferecidos com baixo custo, a
tecnologia da degradação da celulose nos biocombustíveis de
segunda geração deve ser extremamente eficiente.
b) oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto
custo, sua implantação não gera empregos, e deve-se ter
cuidado com o risco ambiental, pois eles oferecem os mesmos
riscos que o uso de combustíveis fósseis.
c) sendo de segunda geração, são produzidos por uma
tecnologia que acarreta problemas sociais, sobretudo
decorrente ao fato de a matéria-prima ser abundante e
facilmente encontrada, o que impede a geração de novos
empregos.
d) sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por
tecnologias que devem passar por uma avaliação criteriosa
quanto ao uso, pois uma enfrenta o problema da falta de espaço
para plantio da matéria-prima e a outra impede a geração de
novas fontes de emprego.
e) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois
a substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda
uma cadeia produtiva na medida em que exclui diversas fontes
de emprego nas refinarias, postos de gasolina e no transporte
de petróleo e gasolina.
24-EsPCEx-012) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica
sob a pressão de
4·103 N/m2 e o seu
volume diminui 0,2 m3.
Durante o processo, o
gás perde 1,8·103 J de
calor. A variação da
energia interna do gás foi
de:
a)1,8·103 J b)1,0·103 J c)-8,0·103 J d)-1,0·103 J e)-1,8·103 J
GABARITO
01-C
02150 J
03a)400 J;
b)100 J;
c)aumenta
04-B
05-C
06a)8.105 J;
b) 8.105 J
07-A
08-D
09a)105 N/m2;
b) 10 K
10-E
11VFFVF
1240 °C
17-C
18a) 525 K
b)225 J
19SOMA = 38
13-E
14SOMA = 10
20a)1;
b) 4.103 J
21-C
22SOMA = 31
15-D
16-B
23-A
24-D