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Questões de Concurso sobre 1ª Lei da Termodinâmica
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Os fenômenos naturais podem ser compreendidos por meio das leis da Termodinâmica. Sobre elas e as propriedades da matéria NÃO é correto afirmar:
A
De acordo com a equação fundamental da Termodinâmica, a energia de Gibbs depende apenas da temperatura e da pressão.
B
A matéria sempre flui efetivamente de uma região de maior potencial químico para uma de menor até que os potenciais químicos das duas regiões se igualem.
C
A primeira Lei da Termodinâmica permite identificar os fenômenos naturais possíveis de acontecer.
D
A espontaneidade dos fenômenos naturais é prevista pela segunda Lei da Termodinâmica.
E
A solubilidade de um soluto em um solvente depende da composição da mistura.
Um cilindro com um pistão móvel contém 1 kg de gás nitrogênio a pressão de 1 atm. Em um processo isobárico, uma quantidade de calor igual a 25 kcal é adicionada ao gás e sua energia interna aumenta de 8 kcal. A variação de volume do gás nesse processo é de, aproximadamente,
Dados: 1 cal ≅ 4,18 J 1 atm ≅ 1,01 x 105 Pa |
A
0,2 m³.
B
0,4 m³.
C
0,7 m³.
D
1,2 m³.
E
1,4 m³.
Durante um processo termodinâmico de expansão em um gás, observa-se que TV2 = constante, onde T é a temperatura, e V é o volume do gás. O trabalho realizado na expansão entre V0 e 2V0 é W1, e o trabalho realizado na expansão entre 2V0 e 3V0 é W2.
Se é válida a relação dos gases ideais, pV = nRT, qual a razão W2/
A
1
B
2
C
1/9
D
2/3
E
5/27
Analise a seguinte frase: “A entropia do universo aumenta em um processo espontâneo e mantém se invariável em um processo de equilíbrio”
Esta frase corresponde a:
A
Primeira lei da termodinâmica.
B
Segunda lei da termodinâmica.
C
Terceira lei da termodinâmica.
D
Primeira lei da termomecânica.
Na figura a seguir, um mol de um gás ideal evolui do estado N para o estado M, obedecendo à lei de Boyle. Sendo P1 = 2,0x105 Pa, P2 = 8,0x105 Pa, V1 = 1,245x10-3 m³ e R = 8,3 J/mol.K
A
o processo é adiabático.
B
o trabalho é realizado sobre o gás.
C
no processo a pressão se mantém constante.
D
a temperatura do estado M é 300°C.
E
a temperatura do processo é -243°C.
Durante uma conversa com seus alunos sobre dieta, metabolismo e gasto calórico, uma professora de Biologia escuta o seguinte comentário:
“Professora, não adianta tentar emagrecer, pois, mesmo sem ingerir qualquer alimento e fazer exercício físico, eu continuo engordando!”
Compreendendo o “ingerir alimento” como único recebimento de energia, pode-se concluir que tal afirmação contraria qual das leis a seguir?
A
Primeira Lei de Newton
B
Lei de Stevin
C
Primeira Lei da Termodinâmica
D
Lei de Coulomb
A figura abaixo apresenta um recipiente cilíndrico com um êmbolo, ambos feitos de material cuja capacidade térmica é desprezível. O atrito pode ser desconsiderado entre o êmbolo e as paredes do cilindro. Pendurado ao êmbolo, em equilíbrio, há um corpo suspenso por um fio. No interior, o cilindro armazena, sem escape, um gás ideal que ocupa um volume de 5 litros, estando à temperatura de 300 K e com pressão de 0,6 atm.
Em determinado instante o fio é cortado e após o gás reencontrar seu equilíbrio termodinâmico de maneira natural, os valores de suas variáveis de estado V, P e T serão:
A
V > 5 litros, P > 0,6 atm, T = 300 K
B
V < 5 litros, P > 0,6 atm, T > 300 K
C
V < 5 litros, P > 0,6 atm, T = 300 K
D
V < 5 litros, P = 0,6 atm, T = 300 K
E
V > 5 litros, P < 0,6 atm, T > 300 K
Alguns textos afirmam que o corpo humano pode ser considerado, de forma aproximada, como uma máquina térmica ideal, desconsiderando a perda de energia para o ambiente externo. Esse modelo acabaria sendo utilizado por alguns professores para o estudo da Primeira Lei da Termodinâmica. Assim, os alunos poderiam fazer, por exemplo, uma estimativa da energia ingerida diariamente por uma pessoa, a energia necessária para aquecer o corpo e o trabalho gerado. No entanto, o professor precisa ter cuidado com esse modelo, pois há alguns problemas que estão em desacordo com essa Lei.
-
Um desses problemas é
A
a impossibilidade de o corpo humano transformar toda a energia dos alimentos em energia interna ou trabalho, pois há perdas no processo de transformação da energia dentro do próprio corpo.
B
a impossibilidade de o corpo humano variar sua energia interna, como faria um gás ideal, resulta sempre em uma transformação cíclica e adiabática e com toda energia transformada em trabalho.
C
a possibilidade de o corpo humano transformar toda a energia recebida dos alimentos em trabalho, em um processo isotérmico sem variação de energia interna.
D
a possibilidade de o corpo humano transformar toda a energia recebida dos alimentos para manter ou elevar sua temperatura, como um gás ideal faria com a energia interna, em um processo adiabático.
Um gás se encontra em um recipiente fechado que possui uma tampa móvel. Ao ser submetido a uma chama, o gás recebe 450J de calor e, consequentemente, desloca a tampa em 15 cm. A força exercida pelo gás na tampa tem módulo igual a:
A
30 N.
B
67,5 N.
C
3.000 N.
D
6.750 N.
Um gás, com um volume inicial V, uma energia interna U e uma pressão P, expande-se isobaricamente até um volume final 2V, alcançando uma energia interna 2U. A expansão está representada abaixo.
Após a análise do gráfico, o calor absorvido pelo gás, nesta expansão, é:
A
2U + 2PV
B
U - PV
C
U + 2PV
D
U - 2PV
E
U + PV
Em sala de aula, um professor afirma que os gases perdem ou ganham calor e que isso ocorre devido à diferença de temperatura entre eles ou ao trabalho realizado.
-
A afirmação desse professor
A
contradiz a Lei Zero da Termodinâmica.
B
contradiz a Primeira Lei da Termodinâmica.
C
ratifica a Lei Zero da Termodinâmica.
D
ratifica a Primeira Lei da Termodinâmica
Em relação a primeira lei da termodinâmica, qual alternativa abaixo é INCORRETA?
A
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a energia interna Eint de um sistema tende a aumentar , se acrescentarmos energia na forma de calor Q, e a diminuir se removemos energia na forma de trabalho W realizado pelo sistema, matematicamente é dada por: ΔEint = Q - W.
B
Processo adiabático é aquele que acontece muito rápido ou em um sistema tão bem isolado que não há trocas de calor entre o sistema e o ambiente, logo ΔEint = - W.
C
É possível construir uma máquina que realiza um trabalho maior que a energia que recebe.
D
A energia interna de um sistema diminui quando o sistema executa trabalho e não recebe calor.
E
Se o volume de um sistema é mantido constante, o sistema não pode realizar trabalho, logo a ΔEint = Q.
Analise as Leis da Termodinâmica relacionadas por PW Atkins (2009), em seu livro Físico-Química.
I. A entropia do universo tende a aumentar.
II. A energia interna de um sistema isolado é constante.
III. A velocidade de variação de momento é igual à força.
IV. As entropias de todas as substâncias perfeitamente cristalinas são as mesmas em T = 0.
É descrita como a Segunda Lei da Termodinâmica apenas a afirmativa
A
I.
B
II.
C
III.
D
IV.
A termodinâmica é o estudo das leis que regem as relações entre calor, trabalho e outras formas de energia, mais especificamente a transformação de um tipo de energia em outra, a disponibilidade de energia para a realização de trabalho e a direção das trocas de calor. Analise as afirmativas seguintes, relacionadas às transformações que são estudadas na primeira lei da termodinâmica e marque a alternativa correta.
I. Transformação isobárica é aquela que ocorre à pressão variável, podendo variar somente o volume.
II. Transformação isotérmica é aquela que ocorre à temperatura constante, variando somente as grandezas de pressão e volume.
III. Transformação isocórica ou isovolumétrica é aquela que ocorre à volume constante, variando somente as grandezas de pressão e temperatura.
IV. Transformação adiabática é aquela em que a transformação gasosa na qual o gás não troca calor com o meio externo.
A
Somente as afirmativas I, II e III estão corretas.
B
Somente as afirmativas II e III estão corretas.
C
Somente as afirmativas II, III e IV estão corretas.
D
Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas.
E
Somente as afirmativas II e IV estão corretas.
O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão a diferentes temperaturas e se encontram separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. O equipamento usado para implementar essa troca é conhecido por trocador de calor. Uma configuração comum é o trocador de calor casco e tubos. Em alguns deles são instaladas chicanas com a função de:
A
Aumentar o coeficiente convectivo no fluido no lado do casco.
B
Induzir turbulência para aumentar a mistura entre os fluidos.
C
Aumentar o coeficiente condutivo no lado do tubo
D
Diminuir a perda de carga.
E
Diminuir a transferência de calor por convecção natural.
Um aluno da engenharia mecânica diz ter desenvolvido uma máquina térmica que, operando entre uma fonte quente e uma fonte fria, com temperaturas de 127 °C e 27 °C, respectivamente, consegue, em cada ciclo, realizar uma quantidade de trabalho equivalente a 78% do calor absorvido da fonte quente. De acordo com as leis da termodinâmica, o aluno realmente conseguiu desenvolver tal máquina?
A
Não, uma vez que essa máquina teria um rendimento maior que o rendimento de uma máquina de Carnot, operando entre as mesmas fontes.
B
Sim, uma vez que essa máquina teria um rendimento de uma máquina de Carnot, operando entre as mesmas fontes.
C
Sim, uma vez que rejeitaria para a fonte fria apenas 22% do calor absorvido da fonte quente.
D
Sim, uma vez que não violaria a Primeira Lei da Termodinâmica.
E
Não, uma vez que o rendimento de uma máquina térmica é 100%.
Um corpo de massa M a 25 °C é colocado em contato com outro, de mesmo material, de massa igual a 4M que se encontra a 100 °C. Considerando o sistema isolado, a temperatura de equilíbrio é:
A
35,0 °C.
B
62,5 °C.
C
75,0 °C.
D
85,0 °C.
E
93,8 °C.
Sendo Q a quantidade de calor trocada por um gás, V o volume desse gás, U a sua energia interna, P a sua pressão e T a sua temperatura em graus kelvin. Pode-se dizer que em uma transformação adiabática:
A
P = 0.
B
U = 0.
C
T = 0.
D
Q = 0.
E
V = 0.
O trabalho realizado em um ciclo térmico fechado é igual a 180 J, e o calor envolvido nas trocas de calor são iguais a 2000 J e 1500 J, respectivamente, com fontes quente e fria. A partir da primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna nesse ciclo térmico, em joules, é:
A
1820.
B
1320.
C
0.
D
320.
E
-320.
Considere o seguinte enunciado:
"Não é possível transformar calor completamente em trabalho, com nenhuma outra mudança ocorrendo no ambiente."
O Enunciado acima diz respeito à :
A
Primeira lei de Newton.
B
Segunda lei de Newton.
C
Primeira lei da Termodinâmica.
D
Segunda lei da Termodinâmica.
E
Terceira lei da Termodinâmica.
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