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quinta-feira, 14 de julho de 2016

Caiu no vestibular

Hoje temos questões de Gases Perfeitos:
Transformações isotérmicas, isobáricas, isométricas. Equação de Clapeyron. Lei Geral dos Gases Perfeitos. Termodinâmica.


Queso 1:

(FATEC-SP)
A pressão total sobre uma bolha de ar, no fundo de um lago, é de 3 atm. Essa bolha sobe para a superfície do lago, cuja temperatura é de 27°C, e tem seu volume quadruplicado. Considerando a pressão atmosférica no local de 0,8 atm, a temperatura no fundo do lago será de, aproximadamente, em ºC,

a) 2.      b) 4.      c) 8.      d) 12.      e) 20.
 
Resolução:

No fundo do lago:

p1 = 3 atm; V1 e T1

Na superfície da água:


p2 = 0,8 atm; V2 = 4V1 e T2 = 273+27 =>  T2  = 300 K

Pela lei geral dos gases perfeitos , temos:


p1.V1/T1 = p2.V2/T2 => 3.V1/T1 = 0,8.4V1/300 =>

T1 = 281,25 K => θ1 = 8,25 ºC 8 ºC

Resposta: c

Queso 2:

(UEMG)
O gráfico pressão x volume mostra um gás sofrendo uma expansão isobárica, passando de um estado A para um estado B, no interior de um cilindro dotado de êmbolo móvel.



Sobre essa transformação, assinale a alternativa correta:

a) A temperatura do gás em B é menor do que em A
b) O gás recebeu calor durante a transformação
c) A energia interna do gás diminuiu
d) Trabalho foi realizado sobre o gás durante a transformação


Resolução:

a) Incorreta.
Na transformação isobárica, quando o volume aumenta a temperatura também aumenta.

b) Correta.
O gás realiza trabalho sobre o meio exterior (pois o volume aumenta) =>
τ > 0.
A energia interna aumenta, pois a temperatura aumenta =>
ΔU > 0.
Da primeira lei da termodinâmica,
Q = τ + ΔU, resulta Q > 0: o gás recebe calor

c) Incorreta.
Como a temperatura aumenta, a energia interna aumenta

d) Incorreta:
O trabalho é realizado pelo gás sobre o meio exterior.

 
Resposta: b

Queso 3: 

(UF Santa Maria – RS)
Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica:

a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão.
b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior.
c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior.
d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da energia interna do gás.
e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna do gás.


Resolução:

Se a expansão é isotérmica, temos:
τ > 0, T constante, U constante e, portanto, ΔU = 0. 
Da primeira lei da termodinâmica,
Q = τ + ΔU, resulta: Q = τ.

Resposta: a

Queso 4:

(UNIFESP)
Em um trocador de calor fechado por paredes diatérmicas, inicialmente o gás monoatômico ideal é resfriado por um processo isocórico e depois tem seu volume expandido por um processo isobárico, como mostra o diagrama pressão versus volume



a) Indique a variação da pressão e do volume no processo isocórico e no processo isobárico e determine a relação entre a temperatura inicial, no estado termodinâmico a, e final, no estado termodinâmico c, do gás monoatômico ideal.
b) Calcule a quantidade total de calor trocada em todo o processo termodinâmico abc.


Resolução:

a) No processo isocórico (volume constante):

Δp
1 = pb – pa
Δp1 = (1,0.105 - 3,0.105) pa
Δp1 = –2,0.105 pa 
ΔV1 = 0
 

No processo isobárico (pressão constante):

Δp2 = pcpa 
Δp2 = 0 
ΔV2 = Vc – Vb 
ΔV2 = (6,0.10-2 – 2,0.10-2) m3 
ΔV2 = 4,0.10-2 m3
 

Aplicando-se a Lei Geral dos Gases, temos:
 

pa.Va/Ta = pc.Vc/Tc, vem:

3,0.1
05.2,0.10-2/Ta = 1,0.105.6,0.10-2/Tc
Ta = Tc

b) Sendo
Ta = Tc, resulta ΔUac = 0

Calculo de
τac

τac = τab + τbc = 0+(6,0-2,0).10-2.1,0.105J = 4,0.103 J

Da primeira lei da termodinâmica, Q = τ + ΔU, resulta: 

Q = τ = 4,0.103 J

Respostas:

a) 
–2,0.105 pa e zero (Processo isocórico)
zero e 4,0.10-2 m3 (Processo isorico)
Ta = Tc

b)
4,0.103

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