Questões Sobre Termodinâmica - Física - Vestibular Tradicional

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71) A temperatura do gás no estado 1 é 280 K. A temperatura no estado 4 é de aproximadamente :

A) 652 K.
B) 662 K.
C) 672 K.
D) 682 K.
E) 692 K.

A alternativa correta é letra B

Para resolvermos o exercício, precisamos calcular as variáveis termodinâmicas em cada nível.

No nível 1, observamos que o gás sofre uma transformação isobárica, ou seja, a pressão constante. Calculando a temperatura final no nível 2:

\begin{array}{l} \frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}} \\ \frac{1, 1 . 10^{- 2}}{280} = \frac{1, 2 . 10^{- 2}}{T_{2}} \\ T_{2} = 305, 45 K \end{array}

Já na transformação do nível 2 para o 3, vemos que a transformação é isovolumétrica (volume constante). Calculando a temperatura final no nível 3:

\begin{array}{l} \frac{P_{2}}{T_{2}} = \frac{P_{3}}{T_{3}} \\ \frac{1 . 10^{5}}{305, 45} = \frac{2 . 10^{5}}{T_{3}} \\ T_{3} = 610, 9 K \end{array}

Do nível 3 para o 4, novamente, o gás sofre uma transformação isobárica. Calculando a temperatura final:

\begin{array}{l} \frac{V_{3}}{T_{3}} = \frac{V_{4}}{T_{4}} \\ \frac{1, 2 . 10^{- 2}}{610, 45} = \frac{1, 3 . 10^{- 2}}{T_{4}} \\ T_{4} = 661, 80 K ≃ 662 K \end{array}

Sendo correta, portanto, a opção B.

72) O trabalho envolvido na transformação vale:

A) + 8. 10⁵ J
B) - 8. 10⁵ J
C) + 4. 10⁵ J
D) - 4. 10⁵ J
E) + 6. 10⁵ J

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A alternativa correta é letra D

O trabalho (W) no diagrama P x V é numericamente igual a área sob a curva. Percebe-se que a área da curva pode ser calculada como a soma do retângulo de altura que mede 1, com o triângulo retângulo de altura que mede 2. Logo :

W= área do retângulo + área do triângulo retângulo

W= (base x altura)_retângulo + (base x altura/2)_{triângulo retângulo}

W= 2.1.10⁵ + 2.2.10⁵/2

W= 4.10⁵ J.

Considerando o fato de que o gás sofre o trabalho, o valor de W é negativo, ou seja, W = -4.10⁵ J

Alternativa D.

73) Qual o trabalho realizado pelo gás na transformação de 1 a 4?

A) 100 J
B) 200 J
C) 300 J
D) 400 J
E) 500 J

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A alternativa correta é letra C

O trabalho W no diagrama P x V é numericamente igual a área sob a curva . Logo :

W = área de 1 → 2 + área de 3→4

W= 1.10⁵.0,1.10^-2 + 2.10⁵.0,1.10^-2 = 100 + 200 = 300 J.

Portanto, a resposta correta é a letra C.

74) Um gás ideal sofreu uma transformação isobárica sob pressão de 100 Pa. O trabalho realizado pelo gás, quando o volume passa de 10m3 para 30m3 é de:

A) 2000 J.
B) 3000 J.
C) 4000 J.
D) 200 J.
E) 300 J.

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A alternativa correta é letra A

O trabalho (W) é dado pelo produto da pressão (P) , nesse caso constante, pela variação de volume (ΔV) :

\begin{array}{l} W = P . Δ V \\ W = 100.20 \\ W = 2000 J \end{array}

Logo, alternativa correta é a letra A.

75) Um gás perfeito sofre as transformações conforme o gráfico a seguir. Qual é o trabalho, em joules, realizado na transformação AB?

A) 5.10⁵
B) 10.10⁵
C) 15.10⁵
D) 20.10⁵
E) 25.10⁵

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A alternativa correta é letra E

Na transformação AB a pressão é constante (processo isobárico). Nesse caso, o trabalho W é descrito como o produto da pressão P pela variação de volume ΔV . Pelo gráfico, temos :

W = P.ΔV

W = 5.10⁵.5 = 25.10⁵ J

Alternativa E

76) Os diagramas PV a seguir representam o comportamento de um gás:

A) O diagrama ( a ) representa um processo isotérmico com a temperatura inicial maior que a temperatura final.
B) Os diagramas ( a ) e ( b ) resultam no mesmo trabalho realizado pelo sistema após a expansão.
C) O diagrama ( b ) representa um processo adiabático.
D) O diagrama ( c ) representa um processo isobárico.
E) O diagrama ( c ) representa um processo de expansão.

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A alternativa correta é letra E

Vamos analisar cada uma das alternativas e verificar qual delas é a verdadeira.

Alternativa A):
FALSA. Em primeiro lugar o diagrama representado não condiz com um processo isotérmico neste tipo de gráfico. Além do mais, em processos isotérmicos a temperatura final é igual a temperatura inicial, contradizendo a afirmação.

Alternativa B):
FALSA. O trabalho em um processo pode ser calculado através da área abaixo da curva (área pintada de cinza), como podemos ver os dois diagramas apresentam áreas diferente, e consequentemente trabalhos diferentes.

Alternativa C):
FALSA. A curva representada não tem característica de um processo adiabático, donde este varia todas as variáveis do gás de forma simultânea.

Alternativa D):
FALSA. Um processo isobárico é aquele em que a pressão é mantida constante, como podemos ver no gráfico, a pressão vai de um valor p_i para um p_f. Ou seja, sofre uma variação.

Alternativa E):
VERDADEIRA. O processo apresentado mostra o volume sendo alterado de um valor V_i para um V_f, donde V_f > V_i, caracterizando uma expansão.

Alternativa E)

77) Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA representado a seguir.

A) 2,5 × 10⁵
B) 4,0 × 10⁵
C) 3,0 × 10⁵
D) 5,0 × 10⁵
E) 2,0 × 10⁵

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A alternativa correta é letra D

O trabalho W do ciclo ABCA no diagrama P x V é numericamente igual a área da curva fechada, representada por um triângulo retângulo.

W = área do triângulo retângulo

W = base x altura / 2

W = 2 x 5.10⁵ / 2 = 5.10⁵J

Alternativa D.

78) Observe o ciclo mostrado no gráfico Px V a seguir:

A) 1500
B) 900
C) 800
D) 600
E) 120

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A alternativa correta é letra A

O trabalho realizado num diagrama P x V é numericamente igual a área do gráfico. Pelo enunciado, a área em questão é um retângulo de base 3 e altura 500. Logo :

W = base x altura

W = 3 x 500

W = 1500 J

Alternativa A.

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