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Lista 15 termodin+ómica
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Lista 15 termodin+ómica

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  • 1. TERMODINÂMICA – PROF. MENDONÇA RESUMO DE CONTEÚDO A termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações entre o calor trocado, representado pela letra Q, e o trabalho realizado, representado pela letra τ, num determinado processo físico que envolve a presença de um corpo e/ou sistema e o meio exterior. É através das variações de temperatura, pressão e volume, que a física busca compreender o comportamento e as transformações que ocorrem na natureza. Calor é energia térmica em trânsito, que ocorre em razão das diferenças de temperatura existentes entre os corpos ou sistemas envolvidos. Energia é a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho. A termodinâmica tem como principais pontos o estudo de duas leis, que são: - Primeira Lei da Termodinâmica: essa lei diz que a variação da energia interna de um sistema pode ser expressa através da diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado por ele durante uma determinada transformação. As transformações que são estudadas na primeira lei da termodinâmica são: Transformação isobárica: ocorre à pressão constante, podendo variar somente o volume e a temperatura; Transformação isotérmica: ocorre à temperatura constante, variando somente as grandezas de pressão e volume; Transformação isocórica ou isovolumétrica: ocorre à volume constante, variando somente as grandezas de pressão e temperatura; Transformação adiabática: é a transformação gasosa na qual o gás não troca calor com o meio externo, seja porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre de forma tão rápida que o calor trocado é desprezível. - Segunda Lei da Termodinâmica: enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, essa lei faz restrições para as transformações realizadas pelas máquinas térmicas como, por exemplo, o motor de uma geladeira. Seu enunciado, segundo Carnot, diz que: Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria. EXERCÍCIOS Questão 01 - (UNIOESTE PR/2009) A termodinâmica sistematiza as leis empíricas sobre o comportamento térmico dos corpos macroscópicos e obtém seus conceitos diretamente dos experimentos. Tendo como base as leis da termodinâmica, analise as seguintes proposições: I. Uma transformação adiabática é aquela em que o sistema não troca calor com a vizinhança. Então o trabalho realizado pelo sistema é feito à custa da diminuição da energia interna do sistema. II. Em uma máquina térmica a energia térmica é integralmente transformada em trabalho. III. É impossível a energia térmica fluir espontaneamente de um sistema mais frio para um sistema mais quente. IV. O ciclo de Carnot é um ciclo reversível ideal com o qual seria possível obter o máximo rendimento. Estão corretas a) I e II b) I e IV c) III e IV d) I, III e IV e) Todas Questão 02 - (UFPR) Considere um cilindro de paredes termicamente isoladas, com exceção da base inferior, que é condutora de calor. O cilindro está munido de um êmbolo de área 0,01 m2 e peso 25 N, que pode mover-se sem atrito. O êmbolo separa o cilindro em uma parte superior, onde existe vácuo, e uma parte inferior, onde há um gás ideal, com 0,01 mol e volume inicial de 10 litros. À medida que o gás é aquecido, o êmbolo sobe até uma altura máxima de 0,1 m, onde um limitador de curso o impede de subir mais. Em seguida, o aquecimento prossegue até que a pressão do gás duplique. Com base nessas informações, é correto afirmar:
  • 2. isolante térmico vácuo limitador de curso êmbolo gás chama h 01. Enquanto o êmbolo estiver subindo, o processo é isobárico. 02. Após o êmbolo ter atingido o limitador, o processo é adiabático. 04. O trabalho realizado no trecho de expansão do gás é de 2,5 J. 08. A temperatura no instante inicial é igual a 402 K. 16. O calor fornecido ao gás, na etapa de expansão, é utilizado para realizar trabalho e para aumentar a temperatura do gás. 32. O trabalho realizado pelo gás durante a etapa de expansão é igual ao trabalho total realizado pelo gás desde o início do aquecimento até o momento em que o gás atinge o dobro da pressão inicial. Questão 03 - (UFPR) No século XVII, uma das interpretações para a natureza do calor considerava-o um fluido ponderável que preenchia os espaços entre os átomos dos corpos quentes. Essa interpretação explicava corretamente alguns fenômenos, porém falhava em outros. Isso motivou a proposição de uma outra interpretação, que teve origem em trabalhos de Mayer, Rumford e Joule, entre outros pesquisadores. Com relação aos conceitos de temperatura, calor e trabalho atualmente aceitos pela Física, avalie as seguintes afirmativas: I. Temperatura e calor representam o mesmo conceito físico. II. Calor e trabalho estão relacionados com transferência de energia. III. A temperatura de um gás está relacionada com a energia cinética de agitação de suas moléculas. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa I é verdadeira. c) Somente a afirmativa II é verdadeira. d) Somente a afirmativa III é verdadeira. e) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. Questão 04 - (UFPR/2008) Os estudos científicos desenvolvidos pelo engenheiro francês Nicolas Sadi Carnot (1796– 1832) na tentativa de melhorar o rendimento de máquinas térmicas serviram de base para a formulação da segunda lei da termodinâmica. Acerca do tema, considere as seguintes afirmativas: 1. O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado pela máquina num ciclo e o calor retirado do reservatório quente nesse ciclo. 2. Os refrigeradores são máquinas térmicas que transferem calor de um sistema de menor temperatura para outro a uma temperatura mais elevada. 3. É possível construir uma máquina, que opera em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. b) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. Questão 05 - (UEL PR/2008) Considere um sistema termodinâmico e analise as seguintes afirmativas. I. Para que a entropia decresça quando um gás ideal sofre uma expansão adiabática livre, indo de um volume v1 para um volume v2, v2 deve ser maior que v1. II. No nível molecular, a temperatura é a grandeza que mede a energia cinética média de translação das moléculas de um gás monoatômico e a primeira lei da Termodinâmica nos permite definir a energia interna U do sistema. III. Um processo é irreversível, em termos termodinâmicos, graças à dissipação de sua energia e à variação positiva de sua entropia. IV. A segunda lei da Termodinâmica pode ser enunciada da seguinte forma: a entropia do universo sempre cresce (ou permanece constante, em um processo reversível). Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas. a) I e II. b) I e III. c) II e IV. d) I, III e IV. e) II, III e IV. Questão 06 - (UEL PR/2008)
  • 3. Na parte traseira das geladeiras é onde, em geral, os fabricantes colocam uma grade preta sustentando uma serpentina da mesma cor. Qual é o estado do fluido de refrigeração neste setor da geladeira? a) Líquido, alta pressão, alta temperatura. b) Líquido, baixa pressão, alta temperatura. c) Líquido, pressão atmosférica, baixa temperatura. d) Gás, alta pressão, baixa temperatura. e) Gás, pressão atmosférica, alta temperatura. Questão 07 - (UEM PR/2012) Sobre as transformações termodinâmicas que podem ocorrer com um gás ideal confinado em um cilindro com pistão, assinale o que for correto. 01. Um gás ideal realiza trabalho ao se expandir, empurrando o pistão contra uma pressão externa. 02. Em uma transformação adiabática ocorre troca de calor com a vizinhança. 04. A energia interna de uma amostra de gás ideal não varia, quando este sofre uma transformação isovolumétrica. 08. Quando o gás ideal sofre uma compressão, o trabalho é realizado por um agente externo sobre o gás ideal. 16. O gás ideal não realiza trabalho em uma transformação isovolumétrica. Questão 08 - (UEM PR) Com relação aos conceitos de calor e temperatura, pode-se afirmar que: 01. é possível transferir calor para um corpo, sem provocar aumento de sua temperatura. 02. é possível variar a temperatura de um corpo, sem que haja transferência de calor para ele. 04. calor e temperatura são quantidades equivalentes de energia. 08. a temperatura de um corpo pode ser medida pelo grau de agitação das moléculas que o constituem. 16. um corpo a uma alta temperatura, quando colocado em contato com outro, a uma baixa temperatura, faz com que haja um fluxo de calor do mais quente para o mais frio. Questão 09 - (UEM PR) Tendo por base a primeira lei da termodinâmica e as transformações abaixo relacionadas, assinale a(s) alternativa(s) em que a energia do sistema aumenta. 01. Um sistema recebe trabalho sem fornecer calor. 02. Um sistema recebe calor sem fornecer trabalho. 04. Um sistema recebe calor e trabalho ao mesmo tempo. 08. Um sistema fornece trabalho sem receber calor. 16. Um sistema fornece calor sem receber trabalho. Questão 10 - (UEG GO/2013) Um refrigerador é, em essência, um tipo de máquina térmica que retira calor dos alimentos e envia-o para o meio ambiente. Para que consiga realizar esta tarefa, porém, ele precisa realizar um trabalho através de um gás. Esta máquina térmica se contrapõe ao fato de que o calor a) sempre flui espontaneamente do corpo mais quente para o corpo mais frio. b) pode ser utilizado para realizar trabalho em líquidos e gases. c) nunca é trocado entre corpos com temperaturas diferentes. d) é energia térmica em trânsito e, por isso, os gases conseguem realizar trabalho. Questão 11 - (UEM PR/2013) Sobre os conceitos de termodinâmica, assinale o que for correto. 01. Estando em um sistema isolado, dois corpos A e B, um com maior temperatura do que o outro, quando colocados em contato, após certo intervalo de tempo, os dois entrarão em equilíbrio térmico, isto é, estarão a uma mesma temperatura. 02. Em um sistema isolado, a energia total desse sistema permanece inalterada. 04. Em um sistema isolado, a entropia desse só pode aumentar ou manter-se constante. 08. Não é possível realizar um processo em que o único efeito seja retirar certa quantidade de calor de um corpo com temperatura menor e transferir para um corpo com temperatura maior. 16. A quantidade de calor retirada de uma fonte de calor por uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser convertida totalmente em trabalho. Questão 12 - (UNIUBE MG/2013) Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior aplicação na construção de máquinas e utilização na indústria, pois trata diretamente do rendimento das máquinas térmicas.
  • 4. Dois enunciados, aparentemente diferentes, ilustram a 2ª Lei da Termodinâmica, os enunciados de Clausius e KelvinPlanck: • Enunciado de Clausius: O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um corpo de temperatura menor, para um outro corpo de temperatura mais alta. • Enunciado de KelvinPlanck: É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho. Fonte: http://www.sofi sica.com.br/conteudos/Termologia/ Termodinamica/2leidatermodinamica.php Sobre as definições acima e sobre a segunda lei da termodinâmica são feitas algumas afirmações: I. O enunciado de Clausius determina o sentido natural do fluxo de calor que vai da temperatura mais alta para a mais baixa, e, para que o fluxo seja inverso, é necessário que um agente externo realize um trabalho sobre esse sistema, tal como o que ocorre nos refrigeradores. II. O enunciado de Kelvin Planck implica que é possível existir um dispositivo térmico que tenha um rendimento de 100%. III. Em certa situação, um motor a vapor realiza um trabalho de 24kJ. Quando lhe foi fornecida uma quantidade de calor igual a 46kJ, o rendimento esperado dessa máquina foi de 100%, pois ela transformou integralmente calor em trabalho útil. IV. No ciclo de Carnot, o rendimento máximo teórico de uma máquina a vapor, cujo fluido entra a 500ºC e abandona o ciclo a 300ºC, foi de, aproximadamente, 26%. Estão CORRETAS as afirmações contidas em: a) I e IV, apenas b) I e III, apenas c) I e II, apenas d) II e IV, apenas e) III e IV, apenas Questão 13 - (UFPR/2012) Segundo a teoria cinética, um gás é constituído por moléculas que se movimentam desordenadamente no espaço do reservatório onde o gás está armazenado. As colisões das moléculas entre si e com as paredes do reservatório são perfeitamente elásticas. Entre duas colisões sucessivas, as moléculas descrevem um MRU. A energia cinética de translação das moléculas é diretamente proporcional à temperatura do gás. Com base nessas informações, considere as seguintes afirmativas: 1. As moléculas se deslocam todas em trajetórias paralelas entre si. 2. Ao colidir com as paredes do reservatório, a energia cinética das moléculas é conservada. 3. A velocidade de deslocamento das moléculas aumenta se a temperatura do gás for aumentada. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. Questão 14 - (UEFS BA/2012) Tomar chá preto, a 80°C, com uma quantidade de leite é hábito bastante comum entre os londrinos. O valor dessa temperatura em ºF (Fahrenheit), que é o sistema utilizado na Inglaterra, é, aproximadamente, a) 165 b) 169 c) 172 d) 176 e) 180 Questão 15 - (UFMS/2010) A figura da esquerda mostra um êmbolo no interior de um cilindro que está contido no interior de uma câmara. O cilindro está imerso em água com gelo, e a câmara isola termicamente todo o sistema das vizinhanças. O ar contido no interior do cilindro está em equilíbrio térmico com todo o sistema a 0° C e sua pressão é igual à pressão atmosférica externa. O cilindro pode trocar calor apenas com a água, o ar e o gelo. Em seguida, é colocado um tijolo bruscamente sobre o êmbolo, comprimindo rapidamente o ar no interior do cilindro. Após um certo tempo, todo o sistema água e gelo volta novamente ao equilíbrio térmico de 0° C, mas a pressão do ar, no interior do cilindro, fica maior que a pressão atmosférica. Com fundamentos na termodinâmica e considerando que o ar é um gás ideal e que não há vazamentos, é correto afirmar:
  • 5. 01. O produto da pressão do ar pelo volume que ele ocupa é igual nas duas situações de equilíbrio. 02. Na situação representada pela figura da direita, existe menos massa de gelo que na situação representada pela figura da esquerda. 04. A partir da situação representada pela figura da esquerda, até a situação representada pela figura da direita, a transformação sofrida pelo ar pode ser compreendida por dois processos termodinâmicos, o primeiro adiabático e o segundo isobárico. 08. A partir da situação representada pela figura da esquerda até a situação representada pela figura da direita, a temperatura do ar permaneceu sempre constante. 16. Não haverá troca de calor entre o cilindro e a água, mesmo depois de jogar o tijolo e esperar atingir o novo equilíbrio. Questão 16 - (FMABC/2013) Determinada máquina térmica foi projetada para operar realizando o ciclo de Carnot. Quando em operação, o trabalho útil fornecido pela máquina, a cada ciclo, é de 3200J. As temperaturas das fontes térmicas são 427ºC e 77ºC, respectivamente. Nestas condições, a quantidade de calor retirada da fonte quente, a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria e o rendimento da máquina térmica são, respectivamente, iguais a: Adote 4J = 1cal a) 3900J, 700J, 82% b) 6400J, 3200J, 50% c) 3200J, 6400J, 50% d) 700J, 3900J, 82% e) 1600J, 3200J, 50% Questão 17 - (IFSP/2013) A Lei da Conservação da Energia assegura que não é possível criar energia nem a fazer desaparecer. No funcionamento de determinados aparelhos, a energia é conservada por meio da transformação de um tipo de energia em outro. Em se considerando um telefone celular com a bateria carregada e em funcionamento, durante uma conversa entre duas pessoas, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta das possíveis transformações de energias envolvidas no celular em uso. a) Térmica – cinética – sonora. b) Química – elétrica – sonora. c) Cinética – térmica – elétrica. d) Luminosa – elétrica – térmica. e) Química – sonora – cinética. TEXTO: 1 - Comum à questão: 18 Equipe de cientistas descobre o primeiro exoplaneta habitável O primeiro exoplaneta habitável foi encontrado depois de observações que duraram 11 anos, utilizando uma mistura de técnicas avançadas e telescópios convencionais. A equipe descobriu mais dois exoplanetas orbitando em volta da estrela Gliese 581. O mais interessante dos dois exoplanetas descobertos é o Gliese 581g, com uma massa três vezes superior à da Terra e um período orbital (tempo que o planeta leva para dar uma volta completa em torno de sua estrela) inferior a 37 dias. O raio da órbita do Gliese 581g é igual à 20% do raio da órbita da Terra, enquanto sua velocidade orbital é 50% maior que a velocidade orbital da Terra. O Gliese 581g está “preso” à estrela, o que significa que um lado do planeta recebe luz constantemente, enquanto o outro é de perpétua escuridão. A zona mais habitável na superfície do exoplaneta seria a linha entre a sombra e a luz, com temperaturas caindo em direção à sombra e subindo em direção à luz. A temperatura média varia entre –31°C e –12°C, mas as temperaturas reais podem ser muito maiores na região de frente para a estrela (até 70 ºC) e muito menores na região contrária (até – 40°C). A gravidade no Gleise 581g é semelhante à da Terra, o que significa que um ser humano conseguiria andar sem dificuldades. Os cientistas acreditam que o número de exoplanetas potencialmente habitáveis na Via Láctea pode chegar a 20%, dada a facilidade com que Gliese 581g foi descoberto. Se fossem raros, dizem os astrônomos, eles não teriam encontrado um tão rápido e tão próximo. No entanto, ainda vai demorar muito até que o homem consiga sair da Terra e comece a colonizar outros planetas fora do sistema solar. Texto adaptado de artigo da Revista VEJA, Edição 2185, ano 43, n 40 de 06 de outubro de 2010. Questão 18 - (UFT TO/2011) Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf= – 40°C e da fonte quente Tq=70°C. A cada ciclo a máquina retira da fonte quente 1000J de calor. Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens abaixo: I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas
  • 6. reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis. II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil. III. O rendimento da máquina é maior do que 40%. IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J é rejeitada para a fonte fria. Marque a opção CORRETA: a) I e III são verdadeiras b) I e II são verdadeiras c) I e IV são verdadeiras d) III e IV são verdadeiras e) II e IV são verdadeiras Questão 19 - (UFRN/2013) A biomassa é uma das principais fontes de energia renovável e, portanto, máquinas que a utilizam como combustível para geração de energia são importantes do ponto de vista ambiental. Um exemplo bastante comum é o uso da biomassa com o objetivo de acionar uma turbina a vapor para gerar trabalho. A figura abaixo mostra, esquematicamente, uma usina termoelétrica simplificada. Nessa termoelétrica, a queima da biomassa na fornalha produz calor, que aquece a água da caldeira e gera vapor a alta pressão. O vapor, por sua vez, é conduzido por tubulações até a turbina que, sob a ação deste, passa a girar suas pás. Considere desprezíveis as perdas de calor devido às diferenças de temperatura entre as partes dessa máquina térmica e o ambiente. Nesse contexto, a variação da energia interna da água da caldeira a) é maior que a soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina. b) é igual à soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina. c) é igual à diferença entre o calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina. d) é maior que a diferença entre calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina. Questão 20 - (UFRN/2013) O Sol irradia energia para o espaço sideral. Essa energia tem origem na sua autocontração gravitacional. Nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem velocidades muito altas, o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus. Com isso, têm início reações exotérmicas de fusão nuclear, nas quais núcleos de hidrogênio são fundidos, gerando núcleos de He (Hélio) e propiciando a produção da radiação, que é emitida para o espaço. Parte dessa radiação atinge a Terra e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos. Nesse contexto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a terra é a) Térmica  Potencial Gravitacional  Energia de Massa  Cinética  Eletromagnética. b) Cinética  Térmica  Energia de Massa  Potencial Gravitacional  Eletromagnética. c) Energia de Massa  Potencial Gravitacional  Cinética  Térmica  Eletromagnética. d) Potencial Gravitacional  Cinética  Térmica  Energia de Massa  Eletromagnética. Questão 21 - (UFSC/2013) As máquinas a vapor foram um dos motores da revolução industrial, que se iniciou na Inglaterra no século XVIII e que produziu impactos profundos, em nível mundial, nos meios produtivos, na economia e no modo de vida da sociedade. O estudo destas máquinas, em particular de seu rendimento, deu sustentação à formulação da Segunda Lei da Termodinâmica, enunciada por diversos cientistas, de formas praticamente equivalentes, no século XIX. Com base na Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A maioria dos processos naturais é reversível. 02. A energia tende a se transformar em formas menos úteis para gerar trabalho. 04. As máquinas térmicas que operam no ciclo de Carnot podem obter rendimento de 100%.
  • 7. 08. A expressão “morte do calor do universo” refere-se a um suposto estado em que as reservas de carvão, de gás e de petróleo teriam se esgotado. 16. O calor não transita naturalmente dos corpos com temperatura menor para os corpos com temperatura maior. 32. O princípio de funcionamento de uma geladeira viola a Segunda Lei da Termodinâmica. 64. A entropia de um sistema isolado tende sempre a aumentar. TEXTO: 2 - Comum à questão: 22 O etanol é uma solução tipicamente brasileira que está ganhando o mundo. Além de seu uso em diversos setores industriais, o etanol é um combustível de alto desempenho para aplicação em motores de combustão interna. A produção industrial de etanol baseia-se quase que exclusivamente na fermentação. A fermentação alcoólica é um processo biológico de conversão de monossacarídeos em energia celular, etanol e gás carbônico. A grande maioria dos micro-organismos é capaz de metabolizar apenas monossacarídeos, como a glicose e a frutose. Diversas estratégias foram desenvolvidas pelos organismos para o aproveitamento dessa fonte de energia, incluindo a produção direta de enzimas glicolíticas por fungos e bactérias, ou a combinação de ácidos e ação mecânica. A quebra das ligações glicosídicas é feita por uma reação de hidrólise e no caso específico da reação representada pela equação química (C6H10O5)n(s) + nH2O(l)  nC6H12O6(aq), chamada de celulólise, e para que ocorra de maneira eficiente, deve ser catalisada pela ação de algum coadjuvante externo, normalmente uma solução aquosa de ácido ou um coquetel enzimático. As frações mais recalcitrantes desse processo são hidrolisadas em um segundo estágio mais severo, tipicamente a 215ºC sob ação do ácido sulfúrico a 0,4% durante cerca de três minutos, o que gera, principalmente, hexoses. Já a hidrólise na presença de solução aquosa de ácido menos diluída, produz uma alta concentração de monossacarídeos, cerca de 90%, e é altamente adaptável a diferentes fontes de biomassa, além de gerar poucos subprodutos inibidores da fermentação. (SELEGHIM; POLIKARPOV, 2012, p. 40-45). SELEGHIM, Paulo ; POLIKARPOV Igor. Desafios para transformar conceitos em realidade. Scientific American Brasil. São Paulo: Duetto, ano 1, n. 10, 2012. Questão 22 - (UNEB/2013) A figura representa o Ciclo de Otto, um ciclo termodinâmico que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha. Considerando-se os gases resultantes da combustão como gases ideais e as etapas de transformação apresentadas no diagrama pressão- volume, é correto afirmar: 01. O Ciclo de Otto é constituído de duas etapas isotérmicas e duas isobáricas. 02. A substância operante utilizada no ciclo de Otto é a mesma utilizada no Ciclo de Carnot. 03. O Ciclo de Otto descreve o funcionamento de motores das máquinas reais, suscetíveis aos fenômenos irreversíveis. 04. O trabalho útil do motor de combustão interna é representado pela área da figura delimitada pelos pontos C, D, V2 e V1. 05. O trabalho, W, realizado nas transformações adiabáticas é igual a Cv (TC – TB) + Cv (TA – TD), sendo C a capacidade térmica do gás, a volume constante, e T, a temperatura termodinâmica. TEXTO: 3 - Comum à questão: 23 Se precisar, use os seguintes valores para as constantes: carga do próton = 1,610–19 C; massa do próton = 1,710–27 kg; aceleração da gravidade g = 10 m/s2 ; 1 atm = 76 cm Hg; velocidade da luz no vácuo c = 3108 m/s. Questão 23 - (ITA SP/2013) Diferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção temporal tem papel marcante no nosso dia-a-dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo. Diz-se então que os processos macroscópicos são irreversíveis,
  • 8. evoluem do passado para o futuro e exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei física que melhor traduz o tema do texto é a) a segunda lei de Newton. b) a lei de conservação da energia. c) a segunda lei da termodinâmica. d) a lei zero do termodinâmica. e) a lei de conservação da quantidade de movimento. Questão 24 - (UDESC/2013) Considere as proposições relacionadas à Teoria da Termodinâmica. I. Em uma expansão isotérmica de um gás ideal, todo calor absorvido é completamente convertido em trabalho. II. Em uma expansão adiabática a densidade e a temperatura de um gás ideal diminuem. III. A Primeira Lei da Termodinâmica refere-se ao Princípio de Conservação de Energia. IV. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, uma máquina térmica que opera em ciclo jamais transformará calor integralmente em trabalho, se nenhuma mudança ocorrer no ambiente. Assinale a alternativa correta: a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. Questão 25 - (UEFS BA/2013) Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_diesel .htm> Acesso em: 27 jun. 2013. A figura representa o diagrama pV de transformações termodinâmicas realizadas por um motor a diesel. Considerando-se a substância operante desse motor um gás ideal, é correto afirmar: a) No processo 2  3, ocorre uma transformação isocórica em que a máquina rejeita calor. b) No processo 3  4, a energia interna do sistema diminui porque o gás realiza trabalho sem receber calor. c) Na transformação 1  2, a energia interna do sistema aumenta porque ocorre uma expansão adiabática. d) Na transformação 4  1, a energia interna do sistema aumenta porque ocorre aquecimento do gás a volume constante. e) Na transformação cíclica, a variação da energia interna do sistema é maior do que 0 porque o trabalho é realizado sobre o gás. Questão 26 - (UEM PR/2013) Um gás diatômico, que se comporta como um gás ideal, está contido em um recipiente fechado, de paredes rígidas, e recebe certa quantidade de calor, Q, de uma fonte externa. Considerando que todo o calor cedido pela fonte externa seja absorvido pelas moléculas do gás, assinale o que for correto. 01. O gás diatômico, ao receber essa quantidade de calor Q, sofre uma transformação adiabática à temperatura constante. 02. A energia cinética média das moléculas desse gás aumenta devido à absorção de calor por essas moléculas. 04. A pressão que o gás exerce nas paredes do recipiente diminui, já que a distância média entre os átomos que compõem as moléculas do gás diatômico aumenta devido à absorção de calor pelo gás. 08. Ao receber essa quantidade de calor Q, o gás diatômico realiza um trabalho positivo sobre as paredes do recipiente. 16. A energia interna do gás aumenta a uma quantidade g B C Q Nk 2 3 , sendo N o número de moléculas do gás, kB a constante de Boltzmann e Cg a capacidade calorífica do gás. Questão 27 - (UFBA/2013) O sistema da figura representa um diagrama ilustrativo de um pistão composto isolado. Nele, os subsistemas A e B estão separados por uma parede diatérmica, impermeável e fixa e contém o mesmo gás ideal, inicialmente em equilíbrio termodinâmico. A trava do pistão é liberada, e o gás, em B, executa trabalho WB, expandindo-se de forma quase-estática e reversível até chegar ao equilíbrio.
  • 9. Usando a Primeira Lei da Termodinâmica, determine, justificando sua resposta, se as grandezas entre os pontos de equilíbrio inicial e final dos subsistemas A e B são maiores, menores ou iguais a zero.  Trabalho, WA e WB;  Variação da energia interna do gás, UA e UB;  Energia trocada através de calor, QA e QB. Questão 28 - (Unifacs BA/2013) Reduzir as causas e os efeitos do aquecimento global tem sido um dos maiores desafios da comunidade científica internacional. Não é diferente na Floresta Amazônica, em que o desmatamento é o grande vilão no que diz respeito à emissão de gases nocivos, a exemplo da fumaça proveniente das queimadas, que libera carbono armazenado na madeira. No ciclo natural do Planeta, metade do carbono enviado à atmosfera é absorvida pelos oceanos, pela vegetação e pelo solo, e a outra parcela estaciona no ambiente. O acúmulo de CO2 na atmosfera começou a intensificar-se a partir da Revolução Industrial, no fim do século XVIII, época em que o homem passou a utilizar combustíveis fósseis — carvão mineral, gás natural, petróleo — para movimentar fábricas. Com o tempo, o uso desse tipo de energia massificou-se e durante toda a história, até os anos que antecederam as mudanças tecnológicas advindas das transformações industriais, o ar nunca teve mais que 275ppm de dióxido de carbono. Em setembro desse ano, a taxa já havia saltado para 390ppm, acima de 350ppm, que é um limite seguro defendido por boa parcela da comunidade científica. O problema é que, quanto mais CO2 na atmosfera, maior é a possibilidade de aumento na temperatura média do Planeta nas próximas décadas. Se o Brasil controlasse ou zerasse o desflorestamento, já estaria dando enorme contribuição no esforço para reduzir a concentração de CO2. Por outro lado, o país também abriga um gigantesco sorvedouro de carbono: a própria Floresta Amazônica, pois a vegetação precisa de gás carbônico para se alimentar e crescer. Além disso, há muito carbono estocado no solo, nos rios e nos igarapés do norte do país. A radiação solar é fundamental para que a vegetação realize um dos mecanismos mais maravilhosos da natureza. Por um processo bioquímico, cada folhinha, cada planta, cada árvore retira o carbono, um elemento essencial à vida, e transforma esse material inorgânico em orgânico. (GRECCO, 2012, p. 67-71). GRECCO, Dante. Reserva de carbono. National Geographic, out. 2012. Disponível em:<http://www.infoescola.com/fisica/maquina- termica/>. Acesso em: 15 dez. 2012. A figura representa o esquema simplificado de uma máquina térmica. O dispositivo criado por James Watt, utilizado para movimentar moinhos, bombas, locomotivas e barcos a vapor, foi também empregado na indústria, o que alicerçou, assim, a Revolução Industrial, que teve inicio no fim do século XVIII. A análise da figura, com base nos conhecimentos da Termodinâmica, permite afirmar corretamente que 01. uma máquina térmica que rejeita menos calor para a fonte fria tem menor eficiência. 02. a razão entre a potência útil e a potência total de uma máquina térmica é igual a 1 – Q2/Q1. 03. a máquina térmica funciona em ciclo, preservando as variáveis de estado da substância operante. 04. a expansão do vapor no cilindro, ao realizar trabalho, promove aumento da energia interna desse gás. 05. a mesma massa de vapor executa ciclos termodinâmicos para produzir trabalho sem mudar de estado físico. Questão 29 - (UNIMONTES MG/2013) Um mol de um gás ideal sofre dois processos termodinâmicos demonstrados no diagrama PV abaixo. Se o processo 2 é uma isoterma com temperatura T = 300 K, a pressão P, em atm, é:
  • 10. Dado: K.mol l.atm 08,0R  a) 1. b) 2. c) 3. d) 0,5. Questão 30 - (UFG GO/2012) A figura a seguir representa o ciclo de Otto para motores a combustão interna. Nesse tipo de motor, a vela de ignição gera uma faísca que causa a combustão de uma mistura gasosa. Considere que a faísca seja suficientemente rápida, de modo que o movimento do pistão possa ser desprezado. A faísca e a liberação dos gases pelo escapamento ocorrem, respectivamente, nos pontos a) A e C. b) B e A. c) D e A. d) D e B. e) O e C. GABARITO: 1) Gab: D 2) Gab: VFVFVV 3) Gab: A 4) Gab: D 5) Gab: E 6) Gab: A 7) Gab: 25 8) Gab: CCECC 9) Gab: CCCEE 10) Gab: A 11) Gab: 15 12) Gab: A 13) Gab: E 14) Gab: D 15) Gab: 07 16) Gab: B 17) Gab: B 18) Gab: B 19) Gab: C 20) Gab: D 21) Gab: 82 22) Gab: 05 23) Gab: C 24) Gab: E 25) Gab: B 26) Gab: 02 27) Gab: TRABALHO WB > 0 (POSITIVO). ENERGIA INTERNA UA<0 (NEGATIVO). UB<0 (NEGATIVO). CALOR QA<0 (NEGATIVO). QB > 0 (POSITIVO). 28) Gab: 02 29) Gab: B 30) Gab: D

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