Questões Sobre Termodinâmica - Física - Vestibular Tradicional

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61) O gráfico abaixo representa a temperatura em função do tempo para dois corpos diferentes. Durante o tempo t1, ambos receberam a mesma quantidade de calor.

A) o corpo A sofreu menor variação de temperatura que o corpo B durante o tempo t1.
B) o corpo B tem necessariamente maior massa que o corpo A.
C) o corpo A e B tem a mesma pressão porque os líquidos são diferentes
D) a capacidade térmica do corpo A é maior que a do corpo B.
E) ambos têm a mesma capacidade térmica.

A alternativa correta é letra D

Vamos analisar as alternativas:

a) FALSO. O corpo A, no início, tem a mesma temperatua do corpo B, assim sendo, podemos observar no gráfico que A variou mais que B.

b) FALSO. A variação de temperatura não depende apenas da massa do corpo, depende também da sua capacidade térmica.

c) FALSO. A temperatura dos líquidos no final do ciclo é diferente, logo, a pressão também é diferente.

d) VERDADEIRO. O corpo A tem maior capacidade em absorver calor do que o corpo B, isso explica a maior temperatura de A.

e) FALSO. Se ambos tivessem a mesma capacidade térmica, a temperatura final seria a mesma.

Alternativa correta letra D.

62) O estudo da calorimetria e das leis da termodinâmica nos dá explicações para vários fenômenos encontrados na natureza. Considere o seguinte texto que apresenta a explicação, do ponto de vista dessas áreas da Física, para a formação das nuvens: Quando uma porção de ar aquecido sobe, contendo água que acabou deda superfície, passa a estar submetida a uma pressão cada vez . A rápida variação na pressão provoca uma rápida expansão do ar junto com uma redução de seu/sua.Essa rápida expansão é considerada , isto é, sem troca de calor com sua vizinhança, porque ocorre muito rapidamente. O gás em expansão __ energia interna ao se expandir, e isso acarreta seu resfriamento até atingir uma temperatura na qual a quantidade de vapor de água é suficiente para saturar o ar naquele ponto e assim formar as nuvens. Assinale a alternativa que preenche as lacunas corretamente.

A) evaporar, menor, temperatura, adiabática, perde.
B) condensar, menor, volume, adiabática, ganha.
C) evaporar, maior, temperatura, isotérmica, ganha.
D) condensar, maior, volume,isobárica, perde.
E) sublimar, menor, temperatura, isotérmica, ganha.

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A alternativa correta é letra A

Quando a água evapora, a tendência é que ela suba, devido a sua alta temperatura ela diminui sua densidade, já que suas moléculas ficam mais espalhadas devido a sua energia cinética ser maior.

Quanto maior for a altura menor será a pressão, devido a baixa concentração de moléculas nas camadas mais altas da atmosfera.

Em seguida ao se aumentar o volume a tendência é que a temperatura dimínua.

Devido a rapidez com que ocorre tal transformação não há tempo para trocas de calor, o que nos leva a definição de uma transformação adiabática.

Com a redução da temperatura o gás perde parte da sua energia interna.

Com isso, temos:

evaporar - menor - temperatura - adiabática - perde

Alternativa A)

63) Na figura a seguir, o diagrama de Clapeyron mostra as

A) 327°C.
B) 300°C.
C) 273°C.
D) 212°C.
E) 180°C.

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A alternativa correta é letra A

O processo de B para C é isocórico (volume constante), portanto :

\begin{array}{l} \frac{P_{B}}{T_{B}} = \frac{P_{C}}{T_{C}} = \frac{1}{300} = \frac{2}{T_{C}} \\ T_{C} = 600 K = 327 ° C \end{array}

* K = C+273

Alternativa A

64) Uma amostra de uma substância encontra-se, inicialmente, no estado sólido na temperatura T0. Passa, então, a receber calor até atingir a temperatura final Tf, quando toda a amostra já se transformou em vapor. O gráfico abaixo representa a variação da temperatura T da amostra em função da quantidade de calor Q por ela recebida.

A) Apenas I
B)Apenas II
C)Apenas III
D) Apenas I e II
E)I, II e III

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A alternativa correta é letra D

As afirmações são descritas abaixo.

I- CORRETA. Observam-se que T₁ e T₂ mantém-se constantes mesmo aumentando a energia fornecida, assim, conclui-se que são as temperaturas de transição dos estados físicos. Chamadas, respectivamente, de temperatura de fusão e ebulição.

II- CORRETA, O intervalo X é onde ocorre a fusão, havendo em equilíbrio tanto sólido quanto líquido.

III- INCORRETA, O intervalo Y é onde ocorre a vaporização, coexistindo as fases líquida e vapor.

Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

65) O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente.

A) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado.
B) A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor.
C) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente.
D) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor.
E) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido.

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A alternativa correta é letra C

Como o conceito de calor refere-se à energia térmica em trânsito, quando transferida de um corpo mais quente para um corpo mais frio, as expressões "calor armazenado", "calor acumulado" ou "calor esvaziado" não fazem sentido algum, pois referem-se a uma quantidade de energia contida no corpo. Portanto, a afirmação correta é a de alternativa C.

66) 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. Considerando desprezível a variação no volume da bola. A pressão interna da bola no final da apresentação.

A) 1,06atm.
B) 2,04atm.
C) 3,02atm.
D) 4,05atm.
E) 4,02atm.

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A alternativa correta é letra B

Podemos tratar o gás contido na bola com o modelo de gás ideal de Clayperon. Sendo o volume constante (processo isocórico), temos que :

\begin{array}{l} \frac{P_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2}} = \frac{2}{300} = \frac{P_{2}}{306} \\ P_{2} = 2, 04 a t m \end{array}

Alternativa B

67) Um mol de gás perfeito expande-se adiabaticamente, de tal forma que tem uma queda de temperatura de 300K. Sabe-se que o calor especifico a volume constante do gás é igual a 9J/(mol.K). Portanto, o trabalho realizado pelo gás durante o processo é de:

A) -2700J
B) 2400J
C) 2700J
D) -2400J
E) 3000J

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A alternativa correta é letra C

Pela Primeira Lei da Termodinâmica :

ΔU=Q-W

Sendo :

ΔU- Variação da energia interna

Q - Quantidade de calor

W - Trabalho

ΔT - Variação da Temperatura

Cv - Calor específico a volume constante

Como o gás expande adiabaticamente, temos que Q=0. Logo :

ΔU=-W=Cv.ΔT

W=-C_v.ΔT = - (-9 .300) = 2700 J

Alternativa C

68) Certa massa gasosa sofre a transformação AB indicada no diagrama.

A) 4J
B) 8J
C) 3J
D) 6J
E) 2J

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A alternativa correta é letra A

O trabalho W de A até B realizado no diagrama P x V é numericamente igual a área da curva, que é um triângulo retângulo de altura h= 2.10⁵ N/m² e base b= 2.10^-5 m³ e um retângulo de base 2 e altura 1.
Logo :

W_triângulo = b.h/2 = 2.10^-5 . 2.10⁵ / 2 = 2 J

W_retângulo = 2.1 = 2J

W_total= 2 + 2 = 4J

Alternativa correta letra A.

69) A figura abaixo apresenta o diagrama da pressão p (P

A) em função do volume V (m³) de um sistema termodinâmico que sofre três transformações sucessivas: XY, YZ e ZX.
O trabalho total realizado pelo sistema após as três transformações é igual a

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A alternativa correta é letra B

De acordo com todo o equacionamento termodinâmico, é sabido que em um diagrama Pressão x Volume a área da curva que representa as transformações realizadas é numericamente igual ao trabalho realizado. Assim, tem-se que o trabalho (W) realizado pelo sistema é igual a:

W = área do triângulo

W = \frac{(1, 0 - 0, 2) \times (6, 0 - 2, 0) \times 10^{5}}{2} = 1, 6 \times 10^{5} J

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

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70) O gráfico mostra uma transformação AB sofrida por certa massa de gás perfeito partindo da temperatura inicial de 400K.

A) 400K , 4J.
B) 200K , 4J.
C) 400K , 8J.
D) 200K , 4J.
E) 100K , 6J.

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A alternativa correta é letra C

Pela Lei Geral dos Gases :

\frac{P_{a} . V_{a}}{T_{a}} = \frac{P_{b} . V_{b}}{T_{b}} \frac{60 . 10^{5} . 0, 1 . 10^{- 5}}{400} = \frac{20 . 10^{5} . 0, 3 . 10^{- 5}}{T_{b}} T_{b} = 400 K

O trabalho W no diagrama P x V é numericamente igual à área sob a curva no processo AB, representada composta por um triangulo e um retângulo:

A_triângulo= (0,2.10^-5.40.10⁵)/2= 4J

A_Retângulo=0,2.10^-5.20.10⁵= 4J

W = 8J

Alternativa correta letra C.

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