Questões de Concurso sobre Termodinâmica

A termodinâmica estuda as transformações de energia e a direção espontânea dos processos físicos, estabelecendo limites fundamentais para a conversão de calor em trabalho. Considerando as leis e processos termodinâmicos, analise as afirmativas a seguir:

I.Em um processo adiabático, não ocorre troca de calor entre o sistema e o meio externo, fazendo com que a variação da energia interna seja igual ao trabalho realizado.

II.A entropia de um sistema isolado pode diminuir espontaneamente durante um processo irreversível, desde que a temperatura interna permaneça constante e abaixo de zero grau.

III.O ciclo de Carnot define o limite máximo de eficiência teórica para qualquer máquina térmica que opere entre duas fontes de calor em temperaturas fixas distintas.

Está correto o que se afirma em:

A Primeira Lei da Termodinâmica generaliza o princípio de conservação da energia ao identificar que a variação da energia interna de um sistema, em um processo não adiabático, inclui o trabalho realizado e uma nova forma de energia transferida chamada:

Determinar a pressão é essencial para garantir a segurança operacional, medir o inventário do produto e controlar a eficiência de qualquer sistema que utilize gases pressurizados. Um tanque com capacidade de 0,5 m³ e contém 10 kg de um gás perfeito. A temperatura do gás é de 298 K.

Sabendo-se que a constante do gás é de 0,35 kN m/kg K.

Dados: 1 N/m² = 1 Pa.

A pressão desse gás no tanque é de

A termodinâmica é uma área essencial para a análise de sistemas ambientais e processos energéticos. Sobre os princípios da termodinâmica marque a opção da afirmação CORRETA.

Em uma usina termoelétrica, a queima de carvão mineral libera energia que aquece a água e produz vapor, movimentando turbinas. Essa liberação de energia ocorre porque a reação química entre o carbono e o oxigênio é:

Quanto ao sistema termodinâmico, considere as seguintes afirmações:

I. Sistema isolado não troca energia nem matéria com a vizinhança.

II. Sistema fechado troca energia, mas não matéria.

III. Sistema aberto troca energia e matéria.

Está correto o que se afirma em:

Na Lei Zero da Termodinâmica, se o sistema A está em equilíbrio térmico com C, e B também com C, conclui-se que:

Qual é a principal função de um compressor em um sistema de refrigeração?

A variação de entropia por mol de fluido de trabalho no processo CA é igual a $-\frac{5}{2}R$ ln 3, em que R corresponde à constante universal dos gases.

Associe os tipos de processos termodinâmicos aos parâmetros que permanecem constantes em cada caso:

1. Processo isotérmico

2. Processo isobárico

3. Processo isocórico

4. Processo adiabático

( ) Volume

( ) Pressão

( ) Temperatura

( ) Troca de calor

Um corpo negro ideal, inicialmente à temperatura de 700 K, tem sua temperatura aumentada para 1400 K. A razão entre a nova potência total irradiada pelo corpo negro e a potência total irradiada inicialmente é

Processos termodinâmicos podem ser estendidos a partículas relativísticas, como um gás de fótons. Considere, por exemplo, uma radiação eletromagnética inicialmente confinada em uma cavidade de volume 𝑉, a qual está em equilíbrio térmico com as paredes da cavidade a uma temperatura 𝑇. Essa radiação se comporta como um gás de fótons, cuja energia interna é dada por

$U=\frac{4\sigma }{c}V{T}^4,$

onde 𝜎 é a constante de Stefan-Boltzmann e 𝑐 é a velocidade da luz no vácuo. A pressão 𝑃 do gás de fótons é um terço da densidade volumétrica de energia 𝑢 = 𝑈/𝑉, ou seja:

$P=\frac{4\sigma }{3c}{T}^4.$

Esse gás de fótons é utilizado como substância de trabalho em um ciclo termodinâmico (𝐴𝐵𝐶𝐷𝐴), composto por dois processos isobáricos e dois processos isocóricos, conforme ilustrado no diagrama 𝑃 𝑣𝑠. 𝑉 abaixo. Calcule a eficiência 𝜂 do ciclo para o gás de fótons.

Em uma caldeira, a partir da queima de um combustível (1), é liberado vapor em alta pressão. O vapor passa, em seguida, por entre as pás de uma turbina, fazendo-as girar e produzindo, assim, energia mecânica (2). Após transferir parte de sua energia para movimentar as pás da turbina, o vapor esfria um pouco e passa por uma serpentina para se condensar (3). Depois disso, retorna à caldeira para tornar-se vapor (4).

As situações 1 a 4, descritas no texto, estão relacionadas aos processos de transformação de energia (I) e de mudanças de estado físico (II). A associação entre as situações 1 a 4 e os processos I e II está corretamente indicada em:

A análise contemporânea de processos reacionais integra cinética, termodinâmica e mecanismos microscópicos. Conceitos como energia de ativação, estado de transição, complexos ativados e superfícies de energia potencial articulam-se a discussões de catalisadores, rotas reacionais e condições de processo. Na educação em Química, autores como Espinosa; Furió; Chamizo e Mortimer destacam a importância de diferenciar espontaneidade termodinâmica de velocidade reacional, discutir o papel de catalisadores na modificação do caminho reacional (e não do ΔG) e explorar representações gráficas que explicitem perfis energéticos e múltiplos estágios. Marque a alternativa plenamente compatível com esse quadro.

A termodinâmica clássica enfatiza principalmente os estados de equilíbrio e as mudanças de um estado de equilíbrio a outro. Assim, o conceito de equilíbrio é fundamental. A respeito do tema examine as afirmações a seguir e assinale a opção correta.

I. Em mecânica, equilíbrio significa uma condição de estabilidade mantida por uma igualdade de forças que se opõem. Em termodinâmica esse conceito é mais abrangente, porém não inclui um equilíbrio de forças decorrente de outras influências.

II. Pode-se fazer um teste para verificar se o sistema está em equilíbrio termodinâmico através do seguinte procedimento: isole o sistema de suas vizinhanças e aguarde por mudanças em suas propriedades observáveis. Se não ocorrerem mudanças, concluímos que o sistema estava em equilíbrio quando foi isolado.

III. No equilíbrio, a temperatura é variável ao longo do sistema.

IV. Vários tipos de equilíbrio devem existir individualmente para se estabelecer a condição de total equilíbrio; entre estes, por exemplo, estão os equilíbrios mecânico, térmico, de fase e químico.

Estão corretas as opções:

Em um recipiente de capacidade térmica desprezível e isolado termicamente, uma quantidade de água de massa 𝑚_𝐴 = 80 g encontra-se inicialmente a uma temperatura inicial 𝑇_𝐴 = 60 °C. Um cubo de gelo com massa 𝑚_𝐵 = 20 g a 𝑇₀ = 0 °C é introduzido no interior do recipiente. Sabe-se que o calor específico da água é 𝑐 = 1,0 cal/g °C e o calor latente de fusão do gelo a 0 °C é 𝐿 = 80 cal/g. Qual é a variação de entropia total do sistema ao atingir o equilíbrio térmico em unidades de cal ⋅ K⁻¹?

O diagrama a seguir sintetiza as etapas de funcionamento do motor, os processos envolvidos e a variação das grandezas pressão e volume:

Denominado ciclo de Otto, o diagrama permite identificar as várias transformações ocorridas durante um ciclo do motor. Sobre os processos representados, é correto afirmar que _________ é uma transformação do tipo _________.

As lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por:

Qual é a função da válvula de expansão em um circuito de refrigeração?

Assinalar a alternativa que corresponda ao processo termodinâmico em que não há troca de calor entre o sistema e a sua vizinhança:

O Texto 03 é um exemplo de experimento acerca de: