LISTA 2 LEI DA TERMODINÂMICA

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Aluno: Série:2º Ciclo: I

Nº. TURMA:A/B

Ensino; Médio

Disciplina:Física

Data:

Professor: Danilo Dultra

1)(ENEM – 2009) A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira.

Disponível em: http://home.howstuffworks.com.Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado). Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira, A) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira. B) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira. C) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira. D) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno. E) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia. 2) (ENEM – 2011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma. CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado). De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a a) liberação de calor dentro do motor ser impossível. b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável. c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível. d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível. e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.

3) (ENEM -2012) Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar. Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br.Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado). No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante a) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado. b) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal. c) o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo. d) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura. e) a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores. 4)

O motor de uma motocicleta funciona do mesmo modo que o motor de um carro de combustão interna. Considere-se o motor de combustão interna de quatro tempos, como o esquematizado na figura, cujo princípio básico é colocar uma pequena quantidade de combustível e queimá-lo, gerando uma quantidade enorme de energia em forma de calor e de gases em violenta expansão. O motor suga uma quantidade da mistura ar/combustível e a comprime com o pistão dentro do cilindro, depois dispara uma faísca no momento exato, incendiando a mistura. Essa energia empurra os pistões que, através das bielas, fazem girar o virabrequim e, ao final, os gases queimados são expelidos pelo escapamento, e o ciclo recomeça. Com base nas informações e nos conhecimento da termodinâmica, é correto afirmar: A) O ciclo descrito por um motor de quatro tempos é o Ciclo de Carnot. B) A mistura combustível/ar penetra espontaneamente no cilindro porque a pressão interna do cilindro é maior do que a pressão externa. C) Se a mistura combustível/ar explodir durante a fase da compressão, ocorrerá o aumento da potência do motor. D) A energia cinética dos gases em expansão, no terceiro tempo, é transmitida para o pistão que movimenta o eixo do virabrequim e faz o veículo se movimentar. E) A energia química proveniente da combustão é integralmente convertida em energia mecânica no quarto tempo, isto é, na exaustão.

5) Uma máquina térmica, operando em ciclos, executa 10 ciclos por segundo. Em cada ciclo retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para a fonte fria. Sabe-se que a máquina opera com a fonte fria a 27 °C. Com esses dados, afirma-se que o rendimento da máquina e a temperatura da fonte quente valem, respectivamente: a) 60%, 500 K b) 50%, 600 K c) 40%, 700 K d) 30%, 327 K e) 20%, 327 K 6) Assinale a alternativa que explica, com base na termodinâmica, um ciclo do funcionamento de um refrigerador: a) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte térmica quente à temperatura T1, realiza um trabalho externo W e rejeita uma quantidade de calor Q2 para uma fonte térmica fria à temperatura T2, com T1 > T2. b) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte térmica quente à temperatura T1 e rejeita a quantidade de calor Q1 para uma fonte térmica fria à temperatura T2, com T1 > T2. c) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte térmica fria à temperatura T1, recebe o trabalho externo W e rejeita uma quantidade de calor Q2 para uma fonte térmica quente à temperatura T2, com T1 < T2. d) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte térmica fria à temperatura T1 e rejeita a quantidade de calor Q1 para uma fonte térmica quente à temperatura T2, com T1 < T2. 7) A turbina de um avião tem rendimento de 80% do rendimento de uma máquina ideal de Carnot operando às mesmas temperaturas. Em vôo de cruzeiro, a turbina retira calor da fonte quente a 127 °C e ejeta gases para a atmosfera que está a -33 °C. O rendimento dessa turbina é de: a) 80% b) 64% c) 50% d) 40% e) 32% 8) Escutam-se com frequência pedidos para que se conserve energia. De acordo com a 1a lei da Termodinâmica, a energia sempre se conserva, embora algumas formas de energia sejam mais úteis do que outras. Com base nos conhecimentos da Termodinâmica, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre trabalho efetuado pela máquina e o calor recebido do reservatório quente. ( ) É possível remover energia térmica de um único reservatório e convertê-la completamente em trabalho, sem que ocorram outras mudanças. ( ) A máquina de Carnot é uma máquina reversível, que opera entre dois reservatórios, efetuando ciclos de Carnot. ( ) A entropia, tal como a pressão, o volume, a temperatura e o calor, é uma função do estado de um sistema. A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a 01) F F V V 02) F V F V 03) V V F F 04) V F V F 05) V F F V

9) Uma máquina térmica ideal, operando sob o ciclo de Carnot, converte uma quantidade de energia igual a 1000J em trabalho útil, por ciclo. A máquina trabalha com fontes térmicas a 400K e 600K. Considerando essas informações, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. ( ) A quantidade de calor rejeitada à fonte fria é de 2000J. ( ) O rendimento máximo dessa máquina é de 20%. ( ) Foram retirados 2000J de calor da fonte quente. ( ) A razão entre a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria e a quantidade de calor retirada da fonte quente é de 3/2 . A seqüência correta, de cima para baixo, é a) V F F V b) V F V V c) V V F V d) V V F F e) V V V F

10) Um refrigerador cuja eficiência é um terço da de um refrigerador de Carnot, funciona entre dois reservatórios de temperaturas −23oC e 77oC . Considerando-se que ele absorve 500J do reservatório de baixa temperatura, pode-se afirmar que a quantidade de calor transferida ao reservatório de alta temperatura é igual, em J, a a) 800 b) 900 c) 1000 d) 1100 e) 1200