Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra C) I, II e IV apenas.

Analisemos cada uma das alternativas:

Sobre a Teoria Cinética dos gases, foram feitas as seguintes afirmativas:

I. A energia cinética média das moléculas é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.  Correto.  Quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade média de agitação das moléculas.  Logo, a energia cinética das moléculas também ficará maior.

II. A pressão exercida pelo gás é inversamente proporcional ao volume do recipiente.  Correto.  Pela equação de Clapeyron temos que:

frac{PV}{T}=nR=constante

Logo, se o volume aumentar, a pressão irá diminuir, conforme se depreende da equação acima.

III. A pressão exercida pelo gás é diretamente proporcional à média das velocidades das moléculas.  Falso. A pressão de um gás pode ser definida como a força exercida pela colisão das partículas dos gases contra as paredes do recipiente que os contém.  Essa força de colisão dependerá da energia cinética do gás, e esta por sua vez é uma função da velocidade quadrática média dos gases.

IV. O movimento das moléculas que constituem a amostra de gás acontece segundo as leis de Newton.  Correto.  Pelas leis de Newton podemos formulamar, por exemplo, a energia cinética dos gases e a força exercida pelas moléculas nas paredes do recipiente.

Gabarito: C

A alternativa correta é letra B) -20,40 J

Pessoal, para um gás confinado temos que o trabalho realizado por ele é dado por

W = p Delta V

Além disso, quando o gás se contrai, o trabalho é negativo, quando ele expande é positivo.

Pela fórmula de variação acima já conseguimos verificar que será negativo (pois o volume final é menor que o inicial, a variação automaticamente nos permite extrair o sinal correto).

W = 1,02 times 10^5 times (1,98 times 10^{-2} - 2,00 times 10^{-2}) = - 20,4 , J

Gabarito: LETRA B.

A alternativa correta é letra E) superior a  1, 19 times 10^3 e inferior a 1,23 times 10^3.

Segundo a Equação de Clapeyron, temos:

P cdot V = n cdot R cdot T

O enunciado nos forneceu:

• P = 10 mbox{ kPa} = 10.000 mbox{ Pa}
• V = 1 mathrm{ m^3}
• n = 1 mbox{ mol}

Substituindo esses valores na equação, temos:

10 cdot 1 = 1 cdot 8,31 cdot T

T = 1203,36 mbox{ K} = 1,20 cdot 10^3 mbox{ K}

Resposta: Alternativa E

ESTA QUESTÃO FOI ANULADA, NÃO POSSUI ALTERNATIVA CORRETA

A questão foi anulada. A justificativa dada pela banca foi:

"Não há informações suficientes para julgar a questão, pois sem se especificar o tipo de gás não é possível concluir algo sobre a variação de energia interna." 

Acredito que o examinador elaborou a questão pensando em um gás ideal. Neste caso, a resolução seria a seguinte:

Para que haja variação da energia interna é necessário uma variação na temperatura. Como a transformação foi isotérmica, a variação da energia interna (Delta U) é nula.

Q = Delta U + tau

1º lei da termodinâmica

Como a variação da energia interna (Delta U) é nula, temos:

Q = tau

Resposta: Questão anulada.

Considerando o gás ideal, a resposta seria alternativa C.

A alternativa correta é letra C) perde 60 J na forma de calor.

O trabalho de um gás em uma transformação gasosa pode ser calculado pela área abaixo da curva do gráfico Pressão versus Volume.

tau_{AB} = 6 cdot 5 = 30 J

Positivo, pois o volume aumentou.

tau_{BC} = - {(5+25). 6 over 2} = - 90 J

Negativo, pois o volume diminuiu.

tau_{CA} = 0

Nulo, pois o volume é constante.

O trabalho no ciclo ABC (tau_{ABC}) é dado por:

tau_{ABC} = tau_{AB} + tau_{BC} + tau_{CA}

tau_{ABC} = 30 - 90 + 0 = - 60 J

Outra forma seria calcular a área dentro do ciclo:

| tau_{ABC} | = {6 cdot 20 over 2} = 60 J

quando utilizar esse método devemos lembrar que:

• ciclo horário            →     trabalho positivo
• ciclo anti-horário     →     trabalho negativo

Em um ciclo a variação da energia interna (Delta U) será sempre nula, pois a temperatura inicial é igual a temperatura final.

Utilizaremos a 1º lei da termodinâmica para encontrar a quantidade de calor:

Q = Delta U + tau

Q = 0 + (-60)

Q = - 60 J

Conclusão: O gás perderá (-) 60 J na forma de calor.

Resposta: Alternativa C

A alternativa correta é letra A)

2

Representando as transformações:

300 , mbox K , , , underset{mbox{Adiabatica} \ Q =0}{stackrel{mbox A}{---- to}} , , , 350 , mbox K , , , underset{mbox{Isovolumetrica} \ tau=0}{stackrel{mbox B}{-----to}} , , , 375 , mbox K

Transformação A:

Delta U = Q - tau

Delta U = 0 - tau

{ 3 over 2} cdot n cdot R cdot Delta T = - tau

{ 3 over 2} cdot n cdot R cdot 50 = - tau

| tau | = { 150 over 2} cdot n cdot R

Transformação B:

Delta U = Q - tau

Delta U = Q - 0

{ 3 over 2} cdot n cdot R cdot Delta T = Q

|Q| = { 75 over 2} cdot n cdot R

Razão: 

{ | tau | over |Q| } = { { 150 over 2} cdot n cdot R over { 75 over 2} cdot n cdot R} = 2

Resposta: Alternativa A

A alternativa correta é letra E) Se expandiu, realizando um trabalho de 150J

O enunciado nos informa que:

• Q = + 25 mbox{ cal}
• Delta U = - 45 mbox{ J}

Conversão de unidades

1 mbox{ cal} to 4,2 mbox{ J}

25 mbox{ cal} to Q mbox{ J}

Q = 105 mbox{ J}

Primeira lei da termodinâmica:

Delta U = Q - tau

-45 = 105 - tau

tau = + 150 mbox{ J}

Como o trabalho é positivo, podemos concluir que o volume aumentou, ou seja, ocorreu uma expansão do gás.

Resposta: Alternativa E

A alternativa correta é letra B) Isovolumétrica, isotérmica e isobárica.

Abaixo temos a equação de estado de um gás ideal:

P cdot V = n cdot R cdot T

Em uma transformação isovolumétrica, temos:

{P over T} = constante

Quando a  razão entre duas grandezas físicas é constante, temos um relação diretamente proporcional entre elas, ou seja, quando uma aumenta a outra também aumenta. O gráfico que representa esta relação é uma reta como a representada pelo gráfico I.

Em uma transformação isotérmica, temos:

P cdot V = constante

Quando o produto entre duas grandezas físicas é constante, temos um relação inversamente proporcional entre elas, ou seja, quando uma aumenta a outra diminui. O gráfico que representa esta relação é uma hipérbole como a representada pelo gráfico II.

Em uma transformação isobárica, temos:

{V over T} = constante

Quando a  razão entre duas grandezas físicas é constante, temos um relação diretamente proporcional entre elas, ou seja, quando uma aumenta a outra também aumenta. O gráfico que representa esta relação é uma reta como a representada pelo gráfico III.

A diferença entre os gráficos I e III são as grandezas envolvidas na relação, as quais devem aparecer no gráfico.

Resposta: Alternativa B