Questões de Concurso sobre Leis e Propriedades da Termodinâmica

A Termodinâmica foi criada em 1824, por Sardi Carnot, que publicou "Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo", onde trouxe as relações energéticas básicas entre a Máquina de Carnot, o Ciclo de Carnot e a Potência Motriz. Antes disso, Joseph Black fundou a ciência da calorimetria, ramo da termologia responsável pelo estudo das trocas de energia térmicas entre os corpos. Esse ramo da física se desenvolveu durante a Revolução Industrial, com o objetivo de desenvolver máquinas a vapor mais eficientes. As Quatro Leis da Termodinâmica estudam os sistemas em que há trocas de energia e como esse calor altera os estados de temperatura, pressão e volume em um processo físico. Dentre as quatro, aquela que está associada ao experimento de Joule, conforme ilustrado, está corretamente apresentada apenas em:

O poder calorífico de uma substância é a quantidade de calor liberada por unidade de massa dessa substância quando queimado completamente em uma determinada temperatura (usualmente 18°C ou 25°C), sendo os produtos da queima resfriados até a temperatura inicial da mistura combustível. Os combustíveis usados nos motores de combustão podem ser comparados por meio do Poder Calorífico Inferior (PCI) que possuem. Com relação ao PCI, marque a opção correta.

As leis da termodinâmica são fundamentais para a compreensão de processos energéticos em sistemas físicos e químicos. Sobre as leis da termodinâmica, considere as seguintes afirmativas:

I. A entropia de um sistema isolado nunca diminui; em processos irreversíveis, a entropia total do sistema e do ambiente sempre aumenta.

II. A energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo, podendo apenas se transformar de uma forma em outra.

III. Em um ciclo termodinâmico completo, a quantidade de calor absorvida pelo sistema é sempre igual à quantidade de trabalho realizado pelo sistema.

IV. A eficiência de um motor térmico pode ser aumentada indefinidamente através de melhorias no design e na tecnologia.

Assinale a alternativa CORRETA:

As máquinas térmicas são dispositivos cíclicos, cujo objetivo é converter a maior quantidade possível de calor em trabalho. Durante cada ciclo, uma máquina térmica absorve 400 J de calor de um reservatório quente, realiza trabalho e libera 250 J para um reservatório frio. Qual o rendimento da máquina térmica?

O ponto de ebulição da água é de:

Para um gás submetido a um processo adiabático reversível, o trabalho realizado pelo gás é zero.

Em um ciclo Rankine ideal, o sistema que executa o ciclo passa por uma série de quatro processos, sendo dois processos isocóricos e dois processos isobáricos, alternados.

Na medição da temperatura do fluido com um termopar, a variação de temperatura determinada é proporcional à alteração da resistência à passagem de corrente elétrica por dois fios metálicos diferentes.

O diagrama, pressão-volume abaixo apresenta o ciclo de um gás ideal que opera segundo uma máquina de Carnot.

De acordo com o diagrama e os conceitos do ciclo de Carnot, é correto afirmar que no processo:

Um forno industrial possui uma parede de 20cm de espessura, e temperaturas interna e externa de 1800 e 1200 graus Kelvin, respectivamente.

Sabendo-se, ao longo de duas horas, perdeu-se uma quantidade de 9,6kWh de calor por condução para cada metro quadrado dessa parede, a condutividade térmica do material da parede, em W/(m.K), vale

Considerando a segunda lei da termodinâmica aplicada a um motor térmico, é correto afirmar.

As relações termodinâmicas permitem a avaliação das propriedades termodinâmicas a partir de outras propriedades que podem ser medidas experimentalmente de modo direto. A respeito dessas relações é incorreto afirmar.

A segunda lei da termodinâmica, que diz respeito à transferência de energia térmica, ou seja, à conversão de calor em trabalho útil, pode ser expressa de formas diferentes.

Assinale a alternativa CORRETA:

Considere os números de Prandtl avaliados para uma temperatura de 27 ºC para os seguintes meios: (1) ar: 0,707; (2) água: 5,83; (3) mercúrio: 0,0248. Analisando-se os três valores, é correto afirmar que:

“A variação da energia interna de um sistema é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio exterior e o trabalho realizado no processo termodinâmico.”

O enunciado acima refere-se

A Marinha do Brasil (MB) adquiriu dos Estados Unidos uma unidade de resfriamento de água para empregar no conforto térmico de uma de suas fragatas. A temperatura de saída da água, da unidade de resfriamento, deve ser configurada para 10 ºC. No entanto a unidade adquirida só pode ser configurada em ºF. O valor, em ºF, que o técnico da MB deverá ajustar na unidade de resfriamento, para que a água seja fornecida a 10 ºC é igual a:

Dados:

0ºC=32ºF

100ºC= 212 ºF

Uma batedeira de potência 1000 W agita, durante uma hora, a água de um reservatório isolado contendo 180 kg de água.

Desprezando perdas de energia e assumindo o valor de 4000 J/kg ^oC para o calor específico a volume constante da água, o aumento de temperatura esperado para a água é de:

Analise as afirmativas abaixo em relação à termodinâmica.

1. Em um sistema termodinâmico isolado, a entropia total do sistema e seus arredores sempre aumenta à medida que o sistema evolui para o equilíbrio, conforme a segunda lei da termodinâmica.

2. Em um sistema termodinâmico isolado, a entropia total do sistema e seus arredores sempre diminui se o sistema sofrer um processo adiabático reversível.

3. A entalpia de um gás ideal é dependente apenas da temperatura, ou seja, não depende da pressão. Em um processo de expansão isentálpica, onde a entalpia permanece constante, a temperatura do gás pode variar, dependendo das mudanças no volume e na pressão.

Assinale a alternativa que indica todas as afirmativas corretas.

A temperatura de 298 K equivale à temperatura de 78 °F.

Considere um cilindro hermeticamente fechado por um êmbolo de seção cilíndrica e massa desprezível, cujo movimento vertical é livre. Em um primeiro estágio, foi colocada uma massa m desconhecida sobre o êmbolo. Dentro do cilindro, está contido um gás ideal sob pressão de 0,3 kgf/cm², na temperatura de 500 K e altura H de 50 mm. Em um segundo estágio, a massa sobre o êmbolo é alterada para 2 kg. Com essa alteração, a altura H passou para 120 mm e a temperatura do gás para 400 K. Assinale a alternativa que indica a massa m desconhecida do primeiro estágio e a pressão do gás P no segundo estágio.