termologiatermometria_calorimetria_termodinamica_FLAMINGO

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1. TERMOMETRIA
03.
TEMPERATURA: medida do nível de agitação térmica
das partículas ou medida do nível da energia térmica
média por partícula de um corpo ou sistema físico.
04.
MAIOR AGITAÇÃO  MAIOR TEMPERATURA
MENOR AGITAÇÃO  MENOR TEMPERATURA
05.
CALOR: energia térmica em trânsito devido à
diferença de temperatura; flui do sistema de
temperatura mais alta para o de temperatura mais
baixa.
Mais quente
Calor
06.
Mais frio
corpo humano). Em que posição da escala do seu
termômetro ele marcou essa temperatura?
(Belas Artes – SP) Numa escala termométrica X, a
temperatura do gelo fundente corresponde a –80 ºX
e a da água em ebulição, a 120 ºX. Qual a
temperatura absoluta que corresponde a 0 ºX?
Qual é a temperatura em que a indicação na escala
Fahrenheit supera em 48 unidades a da escala
Celsius?
Um termômetro graduado na escala Fahrenheit
sofre uma variação de temperatura de 45 ºF. Qual a
correspondente variação de temperatura para um
termômetro graduado na escala Celsius?
(UFUb – MG) No gráfico, está representada a
relação entre a escala
TX (ºX)
termométrica Celsius
(tC) e uma escala X (tX). 80
Qual é a relação de tC
em função de tX ?
20
Quando dois corpos, A e B, com temperaturas T A e TB
iguais estão em contato térmico, diz-se que estão em
equilíbrio térmico.
0
100
2. DILATAÇÃO TÉRMICA DOS
SOLIDOS
4.1 ESCALAS TERMOMÉTRICAS. GRADUAÇÃO
DO TERMÔMETRO
Ao graduar o termômetro, fazendo corresponder a
cada altura h uma temperatura T, estamos criando
uma escala termométrica.
ESCALA CELSIUS (CENTÍGRADA)
Ponto de gelo: 0 Ponto de vapor: 100
2.1 DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR
O comprimento de uma barra é Lo na temperatura Tº .
Ocorrendo um aumento na temperatura T = T – To,
onde T é a temperatura final, o comprimento da barra
passa a ser L.
Lo
ESCALA FAHRENHEIT
Ponto de gelo: 32 Ponto de vapor: 212
To
L
T
L
ESCALA KELVIN (ESCALA ABSOLUTA)
L = Lo.. T
2.2 DILATAÇÃO TÉRMICA SUPERFICIAL
Consideremos uma placa de área A0 na temperatura Tº.
Se a temperatura aumenta para T, a área da placa
aumenta para A. (Ver figura)
Ponto de gelo: 273 Ponto de vapor: 373
O zero absoluto é um estado térmico que existe
teoricamente, mas na prática nunca foi atingido. Na
realidade, ele é inatingível.
4.2 CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS
A temperatura de um sistema físico pode ser
convertida nas três escalas em estudo pelas
expressões deduzidas a seguir:
A
AO
(TO )
(T)
T > TO
S = So.. T
Tc = Tf – 32 = Tk - 273
5
9
5
2.3 DILATAÇÃO TÉRMICA VOLUMÉTRICA
Chamemos VO o volume de um sólido na temperatura
TO. Aumentando a temperatura para T, o volume do
sólido aumenta para V. (Ver figura)
TESTES DE CASA – termometria
01. (Unimep – SP) Numa das regiões mais frias do
mundo, o termômetro indica –76 ºF. Qual será o
valor dessa temperatura na escala Celsius ?
V
VO
02. (ITA – SP) Ao tomar a temperatura de um
paciente, um médico só dispunha de um
termômetro graduado em graus Fahrenheit. Para
se precaver, ele fez antes alguns cálculos e
marcou
no
termômetro
a
temperatura
correspondente a 42 ºC (temperatura crítica do
(TO )
(T)
T > TO
V = Vo.. T
Os coeficientes de proporcionalidade , e  são
características do material que constitui a placa,
denominados coeficientes de dilatação térmica
1
tC (ºC)
linear,superficial e volumétrica,respectivamente, do
material.
Observação: Numa única expressão, os três
coeficientes de dilatação térmica podem ser
relacionados do seguinte modo:
comprimento final, quando o fio é aquecido até 100
ºC.
02. Uma barra metálica homogênea, quando aquecida
de 50 ºC até 150 ºC, sofre uma dilatação de 0,0015
m. Sabendo que o comprimento inicial da barra é
de 3 m, determine o coeficiente de dilatação linear
da barra.
  
 
1 2 3
03. Considere uma chapa de ferro, circular, com orifício
circular concêntrico. À temperatura inicial de 30 ºC,
o orifício tem um diâmetro de 1,0 cm. A chapa é,
então, aquecida até 330 ºC. Qual a variação do
diâmetro do furo, se o coeficiente de dilatação
linear do ferro é 12.10-6 ºC-1?
COMPORTAMENTO ANÔMALO DA ÁGUA
Um fato curioso ocorre com a água. Vamos admitir
que, sob pressão normal, certa quantidade de água
líquida a 0 ºC seja colocada no interior de um
recipiente que não se dilata. Se aumentarmos a
temperatura até 4 ºC, verificaremos que o nível do
líquido baixa, mostrando que nesse intervalo de
temperatura
a
água
sofreu
contração.
Se
continuarmos o aquecimento além de 4 ºC,
verificaremos que até 100 ºC o nível líquido sobe,
indicando dilatação da água.
0 ºC
4 ºC
04. (Cescea – SP) Nas estruturas de pontes, é muito
comum notar-se um vão livre de pequenas
dimensões
deixadas
entre
segmentos
da
construção. Esse vão é importante para permitir a
livre dilatação do material, devido à variação de
temperatura. Observa-se, numa certa ponte, um
vão de 5 cm a cada 10 m de segmento. Sabendo
que a temperatura varia no máximo 50 ºC, calcule o
coeficiente de dilatação linear térmico do material
da ponte, em (ºC).
100 ºC
Portanto, para dada massa m de água, a 4 ºC ela
apresenta um volume mínimo. Lembrando que a
densidade da água é dada pela relação entre a massa
e seu volume ( d = m / v), concluímos que a 4 ºC a
água apresenta densidade máxima. Graficamente, a
figura abaixo indica esse comportamento anômalo da
água.
d(g/cm³)
05. (UMC – SP) O comprimento de uma barra metálica,
à temperatura 0, é igual a L0. Produzindo-se uma
elevação de 50 ºC na temperatura da barra, seu
comprimento sofre uma variação de 10% em
relação ao comprimento inicial L0. Nessas
condições, calcule o coeficiente de dilatação linear
térmico
do
material, suposto  L L O
constante.
v
1
Vmín
0
4
T (ºC)
0
4
0,24
06. (UFBA)
Uma
barra tem 100,0
0,12
cm
de
comprimento a 0
0
1,0 x 10 3 2,0 x 103
T (ºC)
ºC.
Quando
aquecida, a razão entre o acréscimo de seu
comprimento e o comprimento inicial varia com a
temperatura de acordo com o gráfico abaixo.
Quando a temperatura atingir 1500 ºC, qual será o
comprimento da barra?
T (ºC)
A razão desse estranho comportamento da água está
em sua constituição molecular. As moléculas de água,
no estado líquido, estão unidas umas às outras por um
tipo especial de ligação, de natureza elétrica: as
pontes de hidrogênio.
Ao aumentar a temperatura, a partia de 0 ºC, as
pontes começam a se romper e há uma aproximação
entre as moléculas. Esse efeito, que se mostra mais
acentuado entre 0 ºC e 4 ºC, supera o efeito produzido
pela agitação térmica (o afastamento entre as
moléculas), fazendo com que a água se contraia.
GABARITO DOS TESTES DE CASA
Acima de 4 ºC, sendo menor o número de pontes que
se rompem, essa contração deixa de ser observada,
pois passa a predominar o afastamento molecular, que
se traduz macroscopicamente pelo aumento do
volume (dilatação).
termometria
Dilatação
01. L = 0,08 cm
L = 50,08 cm
02.  = 5 . 10-6 ºC-1
03. 3,6 . 10-3 cm
04. 10-4 ºC-1
5
10005. 2 . 10-3 ºC-1
06. Tc  Tx 
3
3 06. 1,8 cm
01.
02.
03.
04.
05.
TESTES DE CASA – dilatação
01. Um fio metálico homogêneo tem, a 20 ºC, o
comprimento de 50,00 cm. Sabendo-se que o
coeficiente de dilatação linear vale 2 . 10-2 ºC-1,
determine a dilatação linear do fio e o
2
– 60 ºC
107,6
313 K
68 ºF ou 20 ºC
T = 25 ºC
proporcionalidade (c) é denominada calor específico
da substância que constitui o corpo.
Obs.:
- Se T > 0  Q > 0, significando que o corpo ganha
calor.
- Se T < 0  Q < 0, significando que o corpo perde
calor.
3. CALORIMETRIA
CALOR é energia térmica em trânsito devido à
diferença de temperatura; flui espontaneamente do
sistema de temperatura mais alta para o de
temperatura mais baixa.
3.2.1 CAPACIDADE TÉRMICA (C)
Define-se capacidade térmica de um corpo como
sendo o produto da sua massa pelo calor específico do
material que o constitui.
Sendo dois corpos A e B inicialmente com
temperaturas diferentes, teremos o que é ilustrado
abaixo. O calor se propagando do corpo de maior
temperatura para o de menor temperatura:
Unidades: cal/ºC e J/ºC
O PRINCÍPIO DAS TROCAS DE CALOR
Dois ou mais corpos, com temperaturas diferentes,
quando colocados num calorímetro, trocam calor entre
si até atingirem o equilíbrio térmico.
Calor
Corpo A
TA
Corpo B
TB
TA > TB
Após o equilíbrio térmico:
Corpo A
TA
C = Q/T
LEI GERAL DAS TROCAS DE CALOR:
TA = TB
Corpo B
TB
A soma algébrica das quantidades de calor trocadas
entre os corpos é nula, ou seja:
Cessou a passagem de calor de A para B
3.1 QUANTIDADE DE CALOR
Para avaliarmos quantitativamente o calor trocado
entre dois corpos, adotamos a grandeza denominada
quantidade de calor, que simbolizaremos por Q.
A unidade do calor
No Sistema Internacional de Medidas, a energia é
medida em Joules (J) e, evidentemente, vale para o
calor, que também é uma energia.
Por razões históricas, no entanto, usamos, até hoje,
outra unidade de quantidade de calor, a caloria (cal),
que assim se define:
Uma caloria é a quantidade de calor necessária para
elevar a temperatura de um grama de água de 14,5
ºC a 15,5 ºC, sob pressão normal.
Q1 +Q2 = 0
TESTES DE CASA – Calorimetria
01. Um bloco de alumínio com 600 g de massa deve
ser aquecido de 10 ºC até 150 ºC. Sendo de 0,22
cal/g.ºC o calor específico do alumínio, calcule:
a) A quantidade de calor que o bloco deve
receber;
b) A sua capacidade térmica.
02. Quantas calorias perderá a massa de dois
quilogramas de água, quando sua temperatura
baixar de 50 ºC para 20 ºC ?
03. (EFOCB) A quantidade de calor que se deve
fornecer a um quilograma de uma substância para
elevar de 5,0 ºC é igual a 3000 cal. Qual o calor
específico da substância, em cal/g. ºC?
1 cal = 4,186 J
A quantidade de calor que determinado corpo cede ou
recebe pode variar sua temperatura ou, então, mudar
seu estado físico. No primeiro caso, a quantidade de
calor é denominada quantidade de calor sensível e
no segundo, quantidade de calor latente.
04. (UE – CE) Cedem-se 684 cal a 200 g de ferro que
estão a uma temperatura de 10 ºC. Sabendo que o
calor específico do ferro vale 0,114 cal/g.ºC, qual a
temperatura final do ferro ?
3.2 QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL (QS)
Verifica-se experimentalmente, que a quantidade de
calor sensível (QS) recebida ou cedida por um corpo
para variar a sua temperatura é diretamente
proporcional à sua massa (m) e à variação da sua
temperatura (T), ou seja:
05. (PUC – SP) Um
T(ºC)
corpo de massa
300 g é aquecido
através de uma 40
fonte cuja potência
é constante e igual
a 400 cal por
minuto. O gráfico
0
15
t(min)
ilustra a variação
da temperatura num determinado intervalo de
Q = m.c. T
Essa
expressão
corresponde
à
Equação
Fundamental da Calorimetria, onde a constante de
3
tempo. Pede-se o calor específico da substância
que constitui o corpo.
água a 0 ºC. Qual a massa de gelo utilizada no
experimento?
Dados: LFUSÃO = 80 CAL/G; cágua = 1,0 cal/g. ºC
06. (UFRS) Dois corpos, A e B, à mesma
temperatura, são colocados em contato. Sabe-se
que o calor específico do corpo A é três vezes
maior que o do corpo B. Assinale a afirmação
correta:
a) O calor flui do corpo A para o corpo B.
b) O calor flui do corpo B para o corpo A.
c) Não há fluxo de calor entre os dois corpos.
d) A quantidade de calor contida no corpo A é
três vezes maior.
e) Os dois corpos contêm a mesma quantidade
de calor.
07. Aquecem-se massas iguais de água e óleo
lubrificante a partir de 30 ºC, fornecendo-lhes
simultaneamente iguais quantidades de calor
sensível. O calor específico do óleo é 0,5 cal/g.ºC.
Para um acréscimo de 20 ºC na temperatura da
água, qual o acréscimo correspondente na
temperatura do óleo ?
08. (Unimep – SP) Em um recipiente, colocamos 250
g de água a 100 ºC e, em seguida, mais 1000 g de
água a 0 ºC. Admitindo que não haja perda de
calor para o recipiente e para o ambiente, calcule
a temperatura final das 1250 g de água.
14. (PUC – RJ) Quando misturamos 100 g de gelo a 0
ºC com 900 g de água a 20 ºC em um recipiente
termicamente isolado e de capacidade térmica
desprezível, qual a temperatura final de equilíbrio?
GABARITO
01. a) 18480 cal
b) 132 cal/ºC
02. 60 kcal
03. 0,60
04. 40 ºC
05. 0,5 cal/gºC
06. C
07. 40 ºC
08.
09.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
20 ºC
0,25 cal/gºC
55 ºC
125 g
12 ºC
25 g
10 ºC
TERMODINÂMICA
A termodinâmica estuda a conversão de energia não
térmica para energia térmica e vice-versa, por exemplo,
a conversão de trabalho em calor. Em Termodinâmica,
vamos estudar as relações que as quantidades de
energia trocadas devido à diferença de temperatura
(quantidades de calor) guardam com os trabalhos
mecânicos realizados, que se processam sem a
necessidade de haver uma diferença de temperatura.
A termodinâmica procura estabelecer as condições de
equilíbrio entre o sistema e o meio externo,
relacionando as quantidades de calor trocadas e os
trabalhos realizados durante o processo.
1. TRABALHO ()
Considere-se um gás contido em um recipiente de
secção reta de área A, com um êmbolo móvel e sem
atrito com a superfície do recipiente, nas condições da
figura.
09. Um bloco metálico de 200 g de massa, a 100 ºC, é
introduzido num calorímetro, de capacidade
térmica desprezível, que contém 500 g de água a
12 ºC. Determine o calor específico do metal que
constitui o bloco, sabendo que o equilíbrio térmico
se estabelece a 20 ºC.
10. Num calorímetro de capacidade térmica 10 cal/ºC,
tem-se uma substância líquida de massa 200 g,
calor específico 0,2 cal/g.ºC a 60 ºC. Adiciona-se
nesse calorímetro uma massa de 100 g e de calor
específico 0,1 cal/g.ºC à temperatura de 30 ºC.
Qual a temperatura de equilíbrio?
11. (Mackenzie – SP) Um calorímetro de capacidade
térmica 40 cal/ºC contém 110 g de água (calor
específico = 1,0 cal/g.ºC) a 90 ºC. Qual a massa
de alumínio (calor específico = 0,20 cal/g.ºC) a 20
ºC que devemos colocar nesse calorímetro para
esfriar a água a 80 ºC?
d
Área A
P
o Vo To
P V T
Fornecimento de calor (Q)
Fornecendo-se uma quantidade de calor (Q) ao
sistema, através de uma fonte térmica, o gás irá se
expandir utilizando uma parte do calor recebido,
movendo o êmbolo de uma distância d.
12. (UFRJ) Três amostras de um mesmo líquido são
introduzidas num mesmo calorímetro adiabático de
capacidade térmica desprezível: uma de 12 g a 25
ºC, outra de 18 g a 15 ºC e a terceira de 30 g a 5
ºC. Calcule a temperatura do líquido quando se
estabelecer o equilíbrio térmico no interior do
calorímetro.
O trabalho efetuado pelo gás para mover o êmbolo
pode ser calculado por:
 = P . V
13. (AFA – SP) Uma porção de gelo a 0 ºC é colocada
no interior de um recipiente adiabático onde
existem 200 g de água a 10 ºC. Ao final de algum
tempo, verifica-se que no recipiente existe apenas
Obs.:
4
A fórmula encontrada para o cálculo do trabalho só
pode ser utilizada em transformações com pressão
constante.
- Quando o sistema se expande (o volume
aumenta), diz-se que o sistema realiza trabalho e
quando se comprime (o volume diminui), diz-se
que o sistema recebe trabalho do meio externo.
- Se não houver variação de volume numa
transformação, o trabalho é nulo. V = 0   = 0.
1. PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
-
2.2 TRANSFORMAÇÀO ISOTÉRMICA
-
Transformação a temperatura constante.
PO  VO  P  V
Como a temperatura é constante, a variação da energia
interna é nula.
T = 0  U = 0
A energia interna de um sistema varia em vista das
trocas energéticas entre ele e o meio ambiente. Como
o sistema troca energia com o exterior na forma de
calor (Q) e de trabalho (U) é o resultado do balanço
energético entre essas duas quantidades de energia.
Assim, esta primeira lei é a reafirmação do Princípio
da Conservação de Energia.
Pela Primeira Lei da Termodinâmica, temos:
Q = U + 
Então, como a variação da energia interna é nula, o
sistema funciona como um conversor de energia, isto é,
recebe energia em forma de calor e cede em forma de
trabalho ou, ao contrário, recebe trabalho e cede calor.
Q=
d
TESTES
Área A
P
o Vo To
P V T
2.3 TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA
Fornecimento de calor (Q)
Q = U + 
-
Onde:
Q  Quantidade de calor trocado com o meio;
U  Variação da energia interna do sistema;
  Trabalho realizado pelo sistema ou sofrido pelo
sistema.
Transformação em que não há troca de calor com o
meio externo.
Q=0
Pela Primeira Lei da Termodinâmica, temos:
Q = U + 
Como Q = 0, teremos então:
Obs.:
Ao se utilizar a Primeira Lei da termodinâmica, não se
deve esquecer da regra de sinais:
U = - 
P
Calor recebido
Calor cedido
Trabalho em expansão
Trabalho em compressão
Q>0
Q<0
>0
<0
A
700 K
B
2. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS
200 K
V
2.1 TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA
3. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
A Primeira Lei da Termodinâmica reafirma a idéia da
conservação da energia em todos os processos
naturais, isto é, a energia não é criada nem destruída
nas transformações termodinâmicas. No entanto, essa
primeira lei nada diz a respeito da probabilidade ou
possibilidade de ocorrência da determinado evento. Por
exemplo, um corpo em movimento sobre uma dada
superfície acaba parando: sua energia mecânica se
transforma em igual quantidade de calor, que aquece o
corpo e os objetos que o cercam. Entretanto, se
fornecermos calor ao corpo através de uma fonte, ele
certamente não se porá em movimento, adquirindo
Como o volume é constante, não há realização do
trabalho:
V = 0   = 0
Pela Primeira Lei da Termodinâmica, temos:
Q = U + 
Então, como  = 0, temos que numa transformação
isocórica, a variação da energia interna é igual à
quantidade de calor que o sistema troca com o meio
externo:
U = Q
5
energia mecânica em igual quantidade, embora a
primeira lei nada estabeleça a respeito de tal
impossibilidade.
RENDIMENTO ()
O rendimento de uma máquina térmica será:
A Segunda Lei da Termodinâmica tem um caráter
estatístico, estabelecendo que os processos naturais
apresentam um sentido preferencial de ocorrência,
tendendo sempre o sistema para um estado de
equilíbrio. Na verdade, a Segunda lei não estabelece,
entre duas transformações possíveis que obedecem à
primeira lei, qual a que certamente acontece, mas sim
a que tem maior probabilidade de ocorrer.

energia útil
energia total



Q1
Sendo   Q1  Q2 , pode-se escrever ainda que:
  1
Q2
Q1
Obs.:
- Perceba que  nunca será maior do que 1
(unidade).
-  pode ser expresso em porcentagem.
- A potência de uma máquina é dada por: POT = /T
MÁQUINAS FRIGORÍFICAS
As máquinas frigoríficas são máquinas térmicas que
transferem calor de uma fonte térmica, que se encontra
a baixa temperatura, para outra de temperatura mais
elevada. O refrigerador (geladeira) é um exemplo de
máquina frigorífica.
Já foi visto anteriormente que isto não ocorre
espontaneamente. É necessário um trabalho externo.
A fonte fria deverá estar localizada no espaço que se
quer refrigerar, retirando o calor. Enquanto isso, a fonte
quente deverá rejeitar o calor para o meio externo.
Portanto, as máquinas frigoríficas convertem trabalho
em calor.
Resumindo: a Segunda Lei da Termodinâmica procura
estudar as limitações a que estão sujeitos os
processos termodinâmicos, determinando o sentido
em que ocorrem essas transformações, através da
função entropia.
ENTROPIA: Quando ocorre uma transformação
termodinâmica, uma parte da energia é aproveitada e
outra é desperdiçada em forma desorganizada e inútil
conhecida como energia térmica. A entropia mede a
“degradação” da energia organizada para uma energia
desorganizada.
Nos processos naturais (irreversíveis), a entropia
aumenta.
Admitindo-se que o Universo seja um sistema isolado,
a entropia do Universo sempre aumenta.
Finalmente, podemos tirar uma conclusão geral da
Segunda Lei da Termodinâmica:
É impossível a construção de qualquer dispositivo
que, operando ciclicamente, tenha como único
efeito retirar calor de um sistema e convertê-lo em
energia mecânica.
Fonte “quente”
Q1

Q2
4. RENDIMENTO DAS MÁQUINAS TÉRMICAS
Fonte “fria”
4.1 MÁQUINA TÉRMICA
Dispositivo que, trabalhando com duas fontes
térmicas, faz a conversão entre calor e energia
mecânica (trabalho). Máquina a vapor (locomotiva do
trem “maria-fumaça”) e motor de combustão interna
(de automóvel) são exemplos de máquinas térmicas.
4.2 CICLO DE CARNOT
Carnot, em 1824, na obra Reflexões sobre a potência
motriz do fogo, afirmava que o rendimento de uma
máquina térmica era função exclusiva das temperaturas
dos corpos que formavam a fonte fria e a fonte quente.
Vale lembrar que, naquela época, não era conhecido o
Princípio da Conservação de Energia nem a
equivalência entre o calor e o trabalho.
Fonte “quente”
Q1
Máquina
Térmica
Carnot estabeleceu um ciclo de rendimento máximo
que leva o seu nome.

CICLO DE CARNOT
Q2
P
Fonte “fria”
A
Q=0
- Q1 : calor fornecido pela fonte quente;
-  : trabalho útil fornecido ao meio externo;
- Q2 : calor rejeitado à fonte fria.
É válida a seguinte relação:
Q1
B
D
Q2
Q=0
C
Isoterma T1
Isoterma T2
V
  Q1  Q2
6
O ciclo de Carnot, independente da substância, é
constituído de quatro processos:
1) Uma expansão isotérmica reversível, em que o
sistema recebe uma quantidade de calor Q1 da
fonte quente (A  B).
2) Uma expansão adiabática reversível, na qual
não há troca de calor (Q = 0) com as fontes
térmicas (B  C).
3) Uma compressão isotérmica reversível, em que
o sistema cede uma quantidade de calor Q2 à
fonte fria (C  D).
4) Uma compressão adiabática reversível, na qual
não há troca de calor (Q = 0) com as fontes
térmicas (D  A).
Numa máquina de Carnot, a quantidade
de calor retirada da fonte quente e a
rejeitada à fonte fria são proporcionais às
suas temperaturas absolutas.
Q2
Q1

a) Redução de volume do gás.
b) Redução de temperatura do
gás.
c) Aumento da energia interna
do gás.
d) Conversão de calor em
trabalho.
e) Realização de trabalho do
meio externo sobre o gás.
P
A
B
V
04. (UNEB) Um gás sofre uma expansão sob uma
pressão constante de 4.105 N/m², variando seu
volume de 5.10-3 m³ até 8.10-3 m³. Se o gás recebe
2000 J de calor, a variação de sua energia interna,
em J, é:
01) 200
04) 800
02) 400
05) 1200
03) 600
T2
T1
05. (UEFS-99) Um mol de um gás sofre a transformação
AB, representada no gráfico abaixo. O gás recebe 1
kcal do meio exterior. Sabendo-se que 1 cal = 4,2 J,
a variação da energia interna sofrida pelo gás, nessa
transformação, é de:
P(105N/m²)
01) 2,2 KJ
02) 2,8 KJ
B
6
03) 3,3 KJ
04) 4,5 KJ
A
2
05) 4,8 KJ
T
Assim o rendimento de uma máquina
Máx  1 2
de Carnot fica sendo:
T1
Onde:
T2 = temperatura da fonte fria.
T1 = temperatura da fonte quente.
Obs.:
- As máquinas térmicas que operam segundo o ciclo
de Carnot são máquinas que atingem o limite
máximo da conversão de calor em trabalho.
- O rendimento de 100% é impossível de se obter,
mesmo numa máquina de Carnot. Para se obter 
= 1, todo calor proveniente da fonte quente deverá
ser convertido em trabalho, o que contraria a
Segunda Lei da Termodinâmica.
Em outras palavras, para se obter rendimento de
100%, a temperatura absoluta da fonte fria deveria
ser 0 K. Conclui-se daí que o zero absoluto é
impossível.
- Todas as máquinas que operam sob mesmas
temperaturas, utilizando-se do ciclo de Carnot, têm
rendimentos iguais.
TESTES DE CASA
01. (FTC-04.01) Um gás sofre uma expansão variando
seu volume de 2,0 m³ até 5,0 m³, sob pressão
constante de 5.105 N/m², recebendo, durante o
processo, 2.106 J de calor. A variação da energia
interna do gás, em kJ, é:
01) 500 02)400 03) 300 04)200 05)100
02. (UESB-02) Em um segundo, o vapor fornece 1600
kcal para uma máquina térmica. Nesse mesmo
tempo, são perdidas 1200 kcal para a atmosfera.
Nessas condições o rendimento máximo dessa
máquina vale:
a) 0,10 b)0,15 c)0,20 d)0,25 e)0,75
03. (UEFS-02.1) Ao absorver calor, um gás ideal passa
do estado A para o estado B,conforme o diagrama
pressão
x
volume,
representado
abaixo.
Considerando essas informações, pode-se afirmar
que, nessa transformação, houve:
0
3
8 V(10-3m³)
06. (UEFS-99.2) A expressão matemática que
representa analiticamente o primeiro princípio da
termodinâmica relaciona as grandezas:
01) Pressão, massa e temperatura.
02) Calor, trabalho e energia interna.
03) Volume, força e pressão.
04) Trabalho, energia interna e massa.
05) Força, calor e temperatura.
06)
GABARITO
01. 01
02. d
03. b
04. 04
05. 01
06. 2
7
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