Lista De Exercícios -termodinâmica - Cbmmg 5c2x1c

CFO BMMG 2017 Lista de Exercícios Termodinâmica

1) Com relação aos conceitos de calor, capacidade térmica e calor específico, assinale Verdadeiro (V) ou Falso (F). ( ) A capacidade térmica de um corpo corresponde à quantidade de calor que ele absorve para aumentar de 1 ºC a sua temperatura. ( ) A capacidade térmica de um corpo não depende da sua massa. ( ) O calor específico de um material não depende da sua massa. ( ) Quanto maior for o calor específico de um material, maior será a sua capacidade térmica. ( ) O calor específico de um corpo depende do material de que é constituído. ( ) Se dois corpos receberem a mesma quantidade de calor, aquele que tiver maior capacidade térmica sofrerá menor variação de temperatura. 2) Nos dias de sol forte, à beira-mar, verifica-se que, durante o dia, a areia aquece muito mais rapidamente que a água do mar. À noite, a areia esfria mais rapidamente que a água do mar. Isso ocorre porque o calor específico da água do mar: a) é maior do que o da areia. b) é menor do que o da areia. c) é igual ao da areia. d) depende da massa de água. e) depende do volume de água.

3) Das alternativas abaixo, assinale Verdadeiro (V) ou Falso (F). ( ) Um quilograma de ferro e um quilograma de alumínio possuem a mesma capacidade térmica. ( ) O óleo de cozinha esfria mais rapidamente que igual quantidade de água, na mesma temperatura, porque possui menor calor específico. ( ) Para elevar a temperatura de 50 g de água e de 50 g de óleo de cozinha, de 20 ºC para 50 ºC, devemos fornecer diferentes quantidades de calor. ( ) Para aquecer um litro de água de 20 ºC até 70 ºC, devemos fornecer 50 kcal. ( ) Dois corpos que possuem a mesma capacidade térmica podem possuir diferentes massas. 4) No início da noite, o nadador observa que, embora o ambiente esteja frio, a água da piscina parece "morna"; nas primeiras horas da manhã, o nadador dirá que a água da piscina está "fria", mesmo que o ambiente esteja a uma temperatura agradável. A sensação de morna e fria experimentada na água da piscina pode ser mais bem explicada pela asserção:

a) O calor específico da água leva muito tempo para se igualar ao calor específico do corpo do nadador. b) A água necessita ceder ou receber uma maior quantidade de calor para sofrer a mesma variação de temperatura do ambiente. c) As moléculas de água são mais livres que as moléculas do nadador, e isso dificulta a transferência de calor.

d) Essa diferença de sensação térmica é ilusória, sendo necessária a utilização de um termômetro para comprovar a diferença de temperatura da água à noite e pela manhã. e) Devido ao alto valor do calor específico da água, as transferências de calor acontecem rapidamente na água. 5) O gráfico a seguir mostra a variação da quantidade de calor absorvida por dois corpos A e B, de massas iguais, em função da temperatura.

Conclui-se que: a) A capacidade térmica de A é menor que a de B. b) As capacidades térmicas dos dois são iguais. c) O calor específico de A é maior que o de B. d) A capacidade térmica de A é maior que a de B. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 6) Mediu-se a temperatura de um corpo com dois termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas escalas eram iguais em valor absoluto. Um possível valor para a temperatura do corpo, na escala Celsius, é: a) – 25 b) – 11,4 c) 6,0 d) 11,4 e) - 40 7) Comparando-se um termômetro graduado em uma escala X com outro graduado na escala Celsius, obteve-se: t1 = 20ºX ou 10ºC e t2 = 40ºX ou 70ºC. Esses dados nos permitem concluir que a temperatura da água em ebulição ao nível do mar, em ºX é: a) 50 b) 60 c) 70 d) 80 e) 110 8) Uma massa de um gás ideal descreve o ciclo ABCDA do diagrama. No diagrama, P representa a pressão do gás e V, seu volume. Com base nessas informações, é correto afirmar que:

a) o trabalho realizado pelo gás na transformação AB vale zero; b) a transformação BC sofrida pelo gás é uma transformação isobárica; c) a transformação CD sofrida pelo gás é uma transformação isovolumétrica; d) o trabalho realizado pelo gás no ciclo é dado pela área do retângulo ABCD. 9) O comprimento de uma barra de alumínio é 100 cm a 0ºC. Dado o coeficiente de dilatação linear do alumínio 2,4.10–5 ºC–1, suposto constante, o comprimento da barra a 70ºC será: a) 100,168 cm b) 100,240 cm c) 100,060 cm d) 100,680 cm e) 100,200 cm 10) Uma mesa de madeira e uma de metal são colocadas em uma mesma sala fechada, com temperatura constante. Depois de alguns dias, um estudante entra na sala e coloca uma das mãos na mesa de madeira e a outra na de metal. O estudante afirma, então, que a mesa de metal está mais fria do que a mesa de madeira, isto é, a uma temperatura menor do que esta. Em relação a esta afirmação pode-se dizer: a) O estudante está correto. A condutividade térmica do metal é menor do que a da madeira e, portanto, nesse caso, o metal sempre estará a uma temperatura menor do que a da madeira. b) O estudante está correto. A condutividade térmica do metal é maior do que a da madeira e, portanto, nesse caso, o metal sempre estará a uma temperatura menor do que a da madeira. c) O estudante está errado. A mesa de madeira sempre estará mais fria do que a de metal, mas isto só poderá ser verificado com o uso de um termômetro preciso. d) O estudante está errado. As duas mesas estão à mesma temperatura, mas a mesa de metal parece mais fria do que a de madeira, devido ao fato da condutividade térmica do metal ser maior do que a da madeira. e) O estudante está errado. As duas mesas estão à mesma temperatura, mas a mesa de metal parece mais fria do que a de madeira devido ao fato da condutividade térmica do metal ser menor do que a da madeira. 11) Um equilibrista se apresenta sobre uma bola, calibrada para ter uma pressão de 2,0 atm a uma temperatura de 300 K. Após a apresentação, essa temperatura elevou – se para 306 K. Considere desprezível a variação no volume da bola. A pressão interna final da bola é:

a) 2 atm. b) 2, 02 atm c) 2, 04 atm d) 2, 06 atm 12) Transformação gasosa adiabática é uma transformação em que o gás a de um estado a outro sem receber ou ceder calor para o ambiente. Essa transformação pode ser obtida, na prática, se isolarmos termicamente o sistema ou se a transformação for realizada rapidamente. Baseado nessas informações assinale a alternativa correta: a) Numa transformação adiabática, a variação da energia interna do sistema é inversamente proporcional ao trabalho. b) Numa transformação adiabática o gás não se resfria nem esquenta. c) Em uma compressão adiabática, a temperatura do gás aumenta. d) Em uma transformação adiabática, não há realização de trabalho. e) Em qualquer transformação adiabática, a pressão exercida pelo gás se mantém constante.

13) Analise cada uma das seguintes afirmativas relacionadas à segunda lei da termodinâmica e indique se são V (verdadeira) ou F (falsa). ( ) Em uma máquina térmica, a transformação de energia térmica em trabalho nunca se dá totalmente. ( ) Calor flui espontaneamente de sistemas mais frios para sistemas mais quentes. ( ) Carnot idealizou um ciclo totalmente reversível com o qual se obteria o máximo rendimento possível. Quais são, respectivamente, as indicações corretas? a) F – F – V d) V – F – V b) F – V – F e) V – V – F c) F – V – V 14) Dois objetos, A e B, são constituídos do mesmo material e recebem a mesma quantidade de calor. Observa-se que a variação da temperatura do objeto A é o dobro da variação da temperatura do objeto B. Podemos, então, afirmar que: a) a capacidade térmica de B é o dobro da de A b) o calor específico de B é o dobro do de A c) a capacidade térmica de A é o dobro da de B d) o calor específico de A é o dobro do de B e) os dois objetos têm coeficiente de dilatação térmica diferente 15) A a de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em as convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da a de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados abaixo.

A vantagem do uso de a de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve: a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local c) à quantidade de calor adicional que é transferida à a d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula e) à espessura da sua parede, que é maior que a das as comuns 16) Uma máquina térmica de Carnot é operada entre duas fontes de calor a temperaturas de 400 K e 300 K. Se, em cada ciclo, o motor recebe 1 200 calorias da fonte quente, o calor rejeitado por ciclo à fonte fria, em calorias, vale: a) 300 b) 450 c) 600 d) 750 e) 900

17) Num recipiente de aerossol, a alta pressão interna mantém parte do conteúdo no estado líquido, em temperatura ambiente. Ao ser expelido para o meio externo, que está à pressão atmosférica, esse líquido a rapidamente para o estado gasoso. Quando se usa um desodorante do tipo aerossol, o jato de fluido que sai do recipiente está a uma temperatura menor que a do fluido que ficou dentro do recipiente. Isso acontece porque há uma diminuição da energia interna do fluido expelido devido ao trabalho realizado pela expansão do mesmo. Pode-se concluir, portanto, que essa expansão é, aproximadamente, a) adiabática b) isotérmica c) isovolumétrica d) isobárica

18) Um gás, contido em um cilindro, à pressão atmosférica, ocupa um volume V0, à temperatura ambiente T0 (em kelvin). O cilindro contém um pistão, de massa desprezível, que pode mover-se sem atrito e que pode até, em seu limite máximo, duplicar o volume inicial do gás. Esse gás é aquecido, fazendo com que o pistão seja empurrado ao máximo e também com que a temperatura do gás atinja quatro vezes T0. Na situação final, a pressão do gás no cilindro deverá se: a) metade da pressão atmosférica b) igual à pressão atmosférica c) duas vezes a pressão atmosférica d) três vezes a pressão atmosférica e) quatro vezes a pressão atmosférica 19) Selecione a alternativa que complete corretamente as frases abaixo. I. Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica e ............... é a temperatura de ebulição da água. II. Durante o dia a temperatura no deserto é muito elevada, e durante a noite sofre uma grande redução. Isso ocorre em virtude do ............... calor específico da areia. III. Uma roupa escura absorve ............... quantidade de radiação que uma roupa clara. IV. A transferência de calor do Sol para a Terra é feita pelo processo de ................ A alternativa que completa corretamente as lacunas das frases é: a) menor – grande – maior – convecção b) menor – pequeno – maior – radiação c) maior – pequeno – igual – convecção d) maior – pequeno – menor – radiação e) maior – grande – menor – convecção

20) Considere as afirmações abaixo sobre dois corpos A e B de massas diferentes: I. A e B podem ter o mesmo calor específico e diferentes capacidades térmicas. II. A e B podem ter o mesmo calor específico e a mesma capacidade térmica. III. A e B podem ter calores específicos diferentes e a mesma capacidade térmica. Pode-se afirmar: a) Apenas I e II são verdadeiras. b) Apenas I e III são verdadeiras. c) Apenas II e III são verdadeiras.

d) I, II e III são verdadeiras. e) Apenas I é verdadeira.

21) Um balão-propaganda cheio de gás hélio, ao nível do mar, ocupa um volume de 250 L. Seu volume após lançamento, numa altitude de 3000 m será: (obs.: itindo-se que a temperatura tenha se mantido constante) a) menor, pois a pressão externa aumenta com a altitude. b) maior, pois a pressão externa diminui com a altitude. c) permanecerá constante, pois a pressão não varia com a altitude. d) permanecerá constante, pois a temperatura se manteve constante. e) maior, pois a pressão externa aumenta com a altitude. 22) A bola utilizada em uma partida de futebol é uma esfera de diâmetro interno igual a 20 cm. Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e temperatura de 27 ºC. Considere π= 3, R = 0,080 atm.L.mol-1.k-1 e, para o ar, comportamento de gás ideal e massa molar igual a 30 g.mol-1. No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, corresponde a:

a) 2,5 b) 5,0 c) 7,5 d) 10 23) Nos manuais de automóveis, na seção que trata da calibragem dos pneus, junto à pressão recomendada, encontramos a seguinte instrução: “os pneus devem ser calibrados enquanto frios”. Qual o motivo da recomendação? a) Se calibrarmos os pneus quentes com a pressão recomendada, ao esfriarem a pressão cairá a valores mais baixos que o recomendado. b) Se calibrarmos os pneus quentes com ar à temperatura ambiente, podemos provocar rachaduras nas rodas. c) Se calibrarmos os pneus ainda quentes, podemos levar a vazamentos de ar, porque a borracha estará dilatada. d) Se calibrarmos os pneus quentes com a pressão recomendada, quando os pneus esfriarem a pressão ficará muito acima da recomendada, por causa da contração da borracha. e) Se calibrarmos os pneus a frio, gastaremos menos ar para enchê-los. 24) Uma amostra de gás ideal sofre o processo termodinâmico cíclico representado no gráfico a seguir.

Ao completar um ciclo, o trabalho, em joules, realizado pela força que o gás exerce nas paredes do recipiente é a) + 6 b) + 4 c) + 2 d) - 4 e) - 6 25) 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.

26) A figura mostra o corte transversal de um cilindro de eixo vertical com base de área igual a 500cm2 , vedado em sua parte superior por um êmbolo de massa m que pode deslizar sem atrito. O cilindro contém 0,50 mol de gás que se comporta como ideal. O sistema está em equilíbrio a uma temperatura de 300K e a altura h, indicada na figura, vale 20cm. Adote para a constante dos gases o valor R = 8,0 J/mol, para a aceleração da gravidade o valor10m/s2 e para a pressão atmosférica local o valor 1,00 x 105N/m2. Determine a massa do êmbolo em kg. a) 1 x 102 kg b) 2 x 102 kg c) 4 x 102 kg d) 6 x 102 kg e) 8 x 102 kg 27) Cotidianamente são usados recipientes de barro (potes, quartinhas, filtros etc.) para esfriar um pouco a água neles contida. Considere um sistema constituído por uma quartinha cheia d’água. Parte da água que chega à superfície externa da quartinha, através de seus poros, evapora, retirando calor do barro e da água que o permeia. Isso implica que também a temperatura da água que está em seu interior diminui nesse processo. Tal processo se explica porque, na água que evapora, são as moléculas de água a) com menor energia cinética média que escapam do líquido, aumentando, assim, a energia cinética média desse sistema. b) que, ao escaparem do líquido, aumentam a pressão atmosférica, diminuindo, assim, a pressão no interior da quartinha. c) com maior energia cinética média que escapam do líquido, diminuindo, assim, a energia cinética média desse sistema. d) que, ao escaparem do líquido, diminuem a pressão atmosférica, aumentando, assim, a pressão no interior da quartinha. 28) Dois gases ideais monoatômicos 1 e 2, com o mesmo número de mols, são, independentemente, submetidos a processos de aquecimento, sofrendo a mesma variação de temperatura. No caso do gás 1, seu volume permaneceu constante ao longo do processo; no caso do gás 2, sua pressão não variou. Considerando que Q1, W1 e ΔU1 são, respectivamente, o calor recebido, o trabalho realizado e a variação da energia interna do gás 1; e Q2, W2 e ΔU2, são as mesmas grandezas para o gás 2, é correto afirmar que a) ΔU1 = ΔU2; Q1 < Q2. b) ΔU1 = ΔU2; Q1 > Q2. c) ΔU1 > ΔU2; Q1 = Q2. d) ΔU1 < ΔU2; Q1 = Q2. 29) A Termodinâmica faz nítida distinção entre o objeto de seu estudo, chamado sistema, e tudo aquilo que o envolve e pode interagir com ele, chamado meio. Considere um sistema constituído por certa quantidade de um gás ideal contido em um recipiente de paredes móveis e não-adiabáticas e marque a alternativa incorreta: a) Para que o gás realize uma expansão isobárica, é necessário que o sistema receba certa quantidade de calor do meio. b) Para que o gás sofra uma expansão isotérmica, é necessário que o sistema receba calor do meio, o qual é convertido em trabalho. c) Em uma compressão adiabática do gás, o meio realiza trabalho sobre o sistema, com conseqüente aumento da energia interna do gás. d) Para que o gás sofra um aumento de pressão a volume constante, é necessário que o sistema receba certa quantidade de calor do meio.

30) O rendimento de uma certa máquina térmica de Carnot é de 25% e a fonte fria é a própria atmosfera a 27oC. A temperatura da fonte quente é, em ºC a) 67 b) 108 c) 127 d) 183 e) 226 1. V,F,V, V,V,V 11. c 21. b

2.a

3.F,V,V,V,V 4.b

5.a

6.e

7.a

8.d

9.a

10.d

12.c 22. b

13.d 23.a

15.b 25.a

16.e 26.a

17.a 27. c

18.c 28. a

19.b 29.d

20.b 30. c

14.a 24.b