Caiu no vestibular

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

Questão 1:

(UEA)
Certa massa de gás ideal sofreu a transformação indicada no gráfico.

É correto afirmar que o maior trabalho realizado pelo gás ocorreu no trecho

(A) PQ.
(B) ST.
(C) RS.
(D) TP.
(E) QR.

Resolução:

O trabalho é numericamente igual à área que vai do trecho dado até o eixo dos vês. Nestas condições, concluímos que o maior trabalho realizado pelo gás ocorreu no trecho PQ.

Resposta (A)

Questão 2:

(UNESP)

O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor.
(http://super.abril.com.br. Adaptado.)

Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido

a) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, não retendo energia térmica e esfriando.
 
b) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.
 
c) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando.
 
d) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobee à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele.
 
e) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar.

Resolução:

O topo da montanha é mais frio que a base pois o ar quando sobe sofre uma expansão adiabática. Nestas condições: Q = 0 e τ > 0 (expansão). 

Da primeira lei da Termodinâmica, temos: 

Q = τ + ΔU => 0 = τ + ΔU => ΔU = -τ => ΔU < 0 e T diminui. 

Isto justifica o resfriamento do ar no topo da montanha.

Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Assim, o ar recebe pouca irradiação da superfície montanhosa próxima a ele.
 
Resposta: b

Questão 3:

IJSO
Duas máquinas térmicas funcionam realizando o ciclo de Carnot. As temperaturas absolutas das fontes quente e fria de operação da primeira máquina são, respectivamente, T₁ e T₂ e da segunda, T₂ e T₃. Sabendo-se que as máquinas apresentam rendimentos iguais, a relação entre T₁, T₂ e T₃ é igual a:

a) T₂ = √(T₁.T₃)
b) T₂ = T₁.T₃
c) 2T₂ = T₁+T₃
d) T₂ = T₁+T₃
e) T₂ = 2T₁-T₃

Resolução:

η = 1 - T_fria/T_quente

Portanto:

T₂/T₁ = T₃/T₂

T₂ = √(T₁.T₃)

Resposta: a

Questão 4:

(PUC–SP)
Para uma determinada máquina térmica de Carnot, a relação das temperaturas absolutas entre a fonte quente e a fonte fria é de 10/8. A cada ciclo realizado por essa máquina, cujo período é de 2 s, ela retira 500 cal da fonte quente. Determine a potência útil para essa máquina.
Adote 1 cal = 4 J

a) 50W      b) 100W      c) 200W      d) 250W      e) 400W

Resolução:

η = 1 - 8/10 => η = 0,20 = 20%
η = τ/Q₁ => 0,2 = τ/500 => τ = 100 cal = 400 J
Pot = τ/Δt = 400J/2s = 200 W

Resposta: c