Questões Sobre 1º Lei da Termodinâmica - Física - concurso

Com base nas leis da Termodinâmica, é correto afirmar:

• A)A variação da energia interna do gás, em uma transformação isocórica de uma dada massa de gás ideal, é sempre igual à quantidade de calor trocada.
• B)A energia interna de um gás ideal é função exclusiva de sua pressão.
• C)A energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 80,0J, durante uma compressão adiabática, é nula.
• D)O calor específico a volume constante é sempre maior que o calor específico à pressão constante em qualquer gás.
• E)A variação da energia interna de um gás ideal submetido a uma transformação isotérmica é sempre positiva.

Essa afirmação se baseia no princípio fundamental da termodinâmica, que estabelece que a variação da energia interna de um sistema (ΔU) é igual à soma do calor (Q) e do trabalho (W) realizados sobre o sistema.

Na transformação isocórica, o volume do sistema permanece constante, o que significa que não há trabalho realizado sobre o sistema (W = 0). Portanto, a variação da energia interna (ΔU) é igual à quantidade de calor trocada (Q), o que torna a afirmativa A) verdadeira.

Já as demais opções estão erradas:

• B) A energia interna de um gás ideal é função exclusiva da temperatura, e não da pressão.
• C) A compressão adiabática não faz com que a energia interna do gás seja nula. A energia interna pode aumentar ou diminuir, dependendo do tipo de compressão.
• D) O calor específico a volume constante (Cv) e o calor específico à pressão constante (Cp) têm valores diferentes, mas não há uma regra geral que estabeleça que Cv seja sempre maior que Cp.
• E) A variação da energia interna de um gás ideal submetido a uma transformação isotérmica pode ser positiva ou negativa, dependendo do tipo de processo.

Portanto, é importante lembrar que a termodinâmica envolve conceitos complexos e que é fundamental entender as relações entre as variáveis termodinâmicas para responder às questões corretamente.

Além disso, é essencial praticar exercícios e resolver problemas para consolidar o conhecimento e desenvolver habilidades para resolver problemas de termodinâmica.

Uma boa estratégia para resolver essas questões é ler atentamente as afirmações e tentar entender o que está sendo perguntado, e então aplicar os conceitos termodinâmicos para chegar à resposta certa.

Lembre-se de que a prática é a chave para o sucesso em qualquer área do conhecimento, então não hesite em praticar e revisar os conceitos de termodinâmica.

Além disso, é importante notar que a transformação do amido em starch gelatinoso ocorre devido ao calor aplicado, o que faz com que a água dentro do grão se transforme em vapor. Isso causa uma pressão interna que aumenta rapidamente, fazendo com que o pericarpo do grão se rompa, resultando no característico som de estouro.

Essa transformação também é acompanhada por uma mudança na estrutura do grão, que se expande e se solidifica, tornando-se a pipoca crocante e saborosa que conhecemos. Além disso, é interessante notar que a temperatura de 180°C é alcançada devido à liberação de energia durante o processo de transformação do amido em starch gelatinoso.

Outro fato curioso é que a pressão interna do grão de pipoca é tão alta que pode chegar a até 10 vezes a pressão atmosférica, o que explica porque a pipoca pode saltar para fora da panela quando está sendo cozida. Isso também explica porque a pipoca pode explodir se não for cozida de forma adequada, causando um grande estrondo.

Tudo isso mostra a complexidade do processo de estouro de um grão de pipoca, que envolve uma combinação de termodinâmica, biomecânica e acústica. É um processo que parece simples, mas que esconde uma série de fenômenos físicos e químicos fascinantes.

No final, é importante destacar a importância da ciência na explicação de fenômenos que parecem simples, mas que escondem uma complexidade subjacente. A pesquisa realizada pelos cientistas franceses é um exemplo disso, e nos mostra que mesmo os fenômenos mais comuns podem esconder segredos fascinantes.

Portanto, a próxima vez que você estiver assistindo a um filme e comer pipoca, lembre-se de que está presenciando um fenômeno fascinante que envolve física, química e biomecânica. E quem sabe, talvez você possa aprender algo novo sobre o mundo ao seu redor.

Assinale a alternativa correta.

• A)Uma máquina térmica não pode ter rendimento igual a 1 (um), principalmente porque há sempre troca de calor entre os componentes da máquina.
• B)O movimento incessantes das moléculas de um gás foi admitido sem demonstração experimental por parecer lógico e indemonstrável por intermédio de experimentos.
• C)Temperatura de um corpo é a grandeza que indica a energia de agregação das moléculas.
• D)Enche-se uma garrafa completamente com água à temperatura de 4,0ºC. A seguir, sem tampar a garrafa, esfria-se o sistema até atingir 0 ºC, sem congelamento. Neste processo o líquido não transborda.
• E)Acima da temperatura crítica um fluido não apresenta transição física alguma.

Resposta: E)Acima da temperatura crítica um fluido não apresenta transição física alguma.

Explicação:

Uma máquina térmica não pode ter rendimento igual a 1 (um) porque há sempre perda de calor para o meio ambiente, o que reduz a eficiência da máquina. Além disso, a Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que a entropia total de um sistema isolado sempre aumenta ao longo do tempo.

O movimento incessante das moléculas de um gás foi comprovado experimentalmente por meio de experimentos, como o experimento de Brown, que demonstrou o movimento aleatório das partículas em suspensão.

A temperatura de um corpo não é apenas a energia de agregação das moléculas, mas sim uma medida da energia cinética média das moléculas que compõem o corpo.

O líquido na garrafa pode transbordar se a garrafa for esfriada rapidamente, pois a água se expande quando congela. No entanto, se a temperatura for reduzida lentamente, a água se contrairá e não transbordará.

Acima da temperatura crítica, um fluido não apresenta transição física alguma, como a transição de fase líquido-vapor. Isso ocorre porque as moléculas do fluido possuem energia suficiente para se moverem livremente e não há mais uma separação clara entre as fases líquida e vapor.

A figura abaixo ilustra os ciclos termodinâmicos de um motor a gasolina, que é um exemplo de máquina térmica que converte a energia química do combustível em trabalho mecânico.

No gráfico, podemos observar que o ciclo termodinâmico do motor a gasolina é composto por quatro etapas:

• Admissão: nessa etapa, o pistão se move para baixo, criando um vácuo na câmara de combustão, e o ar e o combustível são admitidos;
• Compressão: o pistão se move para cima, comprimindo a mistura de ar e combustível;
• Explosão: a faísca gerada pela vela de ignição inflama a mistura de ar e combustível, causando uma explosão que impele o pistão para baixo;
• Exaustão: o pistão se move para cima novamente, expulsando os gases queimados para fora da câmara de combustão.

Essas etapas ocorrem em sequência, formando um ciclo que se repete continuamente enquanto o motor estiver em funcionamento. No diagrama P x V, essas etapas são representadas pelas curvas que formam o ciclo termodinâmico.

A alternativa B) é a que apresenta corretamente o diagrama da pressão (P) versus volume (V) de um motor a gasolina.

de Termodinâmica. Essa lei diz que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. No caso do Homem-de-gelo, a energia térmica retirada dos objetos e do ambiente é transformada em outra forma de energia, como energia cinética ou potencial, que é absorvida pelo super-herói.

Essa é uma das razões pelas quais os quadrinhos e filmes de super-heróis são tão fascinantes. Eles permitem que nossas mentes explorem possibilidades impossíveis no mundo real, mas que, se fossem possíveis, seguiriam as leis da física. É divertido imaginar como os super-heróis lidariam com as consequências de suas ações, se elas fossem sujeitas às mesmas regras que regem o nosso mundo.

Outro exemplo disso é o Flash, que tem a capacidade de se mover a velocidades incríveis. Se ele realmente pudesse se mover tão rápido, ele criaria um vácuo atrás de si, pois o ar não teria tempo de se mover para preencher o espaço vazio. Além disso, a fricção gerada pela sua velocidade faria com que ele se aquecesse rapidamente, possivelmente até o ponto de se vaporizar.

Mesmo sendo impossíveis, essas situações permitem que os leitores e espectadores explorem conceitos científicos complexos de uma maneira divertida e interativa. É por isso que os quadrinhos e filmes de super-heróis são tão populares: eles permitem que nossas mentes sonhem e explorem possibilidades, enquanto ainda nos fazem refletir sobre as leis que regem o nosso mundo.

Além disso, é interessante notar como os quadrinhos e filmes de super-heróis muitas vezes inspiram jovens a se interessarem por ciência e tecnologia. Muitas pessoas que hoje são científicas ou engenheiras se inspiraram em histórias de super-heróis quando eram crianças. Isso mostra que, mesmo que as histórias de super-heróis sejam impossíveis, elas podem ter um impacto real em nossas vidas.

Portanto, a próxima vez que você ler um quadrinho ou assistir a um filme de super-herói, não se esqueça de pensar sobre as leis físicas que estão sendo "quebradas" e como elas poderiam ser aplicadas no mundo real. Você pode se surpreender com o quanto você pode aprender e se divertir ao mesmo tempo.

Em relação à Primeira e à Segunda Lei da Termodinâmica, é correto afirmar que:

• A)Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica não é violada porque o sistema não está isolado.
• B)Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada, uma vez que esse é um sistema isolado.
• C)Na expansão adiabática de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e, considerando que esse não é um sistema isolado, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada.
• D)Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a primeira lei da termodinâmica não é violada, porque o sistema não está isolado.

Portanto, a resposta certa é a opção A. Isso porque, durante a expansão isotérmica, o sistema não está isolado, pois há troca de calor com o meio exterior. Dessa forma, a segunda lei da termodinâmica não é violada, pois o aumento da entropia do sistema é compensado pela diminuição da entropia do meio exterior.

Além disso, é importante notar que a primeira lei da termodinâmica é relacionada à conservação da energia, enquanto a segunda lei da termodinâmica é relacionada à entropia. A primeira lei estabelece que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas convertida de uma forma para outra. Já a segunda lei estabelece que a entropia total de um sistema isolado sempre aumenta com o tempo.

É fundamental entender a diferença entre essas duas leis para poder aplicá-las corretamente em diferentes situações. Por exemplo, na expansão adiabática, a temperatura não permanece constante, como afirmado na opção C. Nesse caso, a temperatura do gás ideal monoatômico diminui, pois a energia interna do sistema é convertida em trabalho.

Em resumo, é importante lembrar que a expansão isotérmica é um processo no qual a temperatura permanece constante, e a energia fornecida ao sistema é convertida completamente em trabalho. Já a expansão adiabática é um processo no qual a temperatura do sistema diminui, e a energia interna do sistema é convertida em trabalho.

Portanto, ao estudar a termodinâmica, é fundamental entender os conceitos básicos e as diferenças entre os processos isotérmicos e adiabáticos. Isso permitirá que você possa aplicar as leis da termodinâmica de forma correta e resolver problemas de forma eficaz.