Termologia, Óptica e Ondas - Aula 19 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFAP)
Um sistema formado por um gás ideal experimenta um processo reversível ou cíclico, seguindo a trajetória mostrada no diagrama pressão (P) versus volume (V). Obtenha o(s) valor(es) numérico(s) associado(s) à(s) proposição(ões) VERDADEIRA(S), a partir desse diagrama.

(01) A energia interna do sistema diminui ao ir do estado A para o estado B.
(02) A sistema perde calor ao ir do estado B para o estado C.
(04) A sistema perde calor ao ir do estado C para o estado D.
(08) A sistema ganha calor no processo de transformação C→D→A.

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Revisão/Ex 2:
(UECE)
O grafico abaixo mostra como varia, em função da temperatura absoluta, a energia interna (U) de 1 mol de um gás ideal, de massa molar 4g/mol, mantido a volume constante:

No intervalo mostrado, os valores do trabalho realizado pelo gás nesta transformação, da quantidade de calor que o gás absorveu e do calor especifico (axvolume constante, em cal/g.ºC) do gás são, respectivamente:

A) 0, 400, 4
B) 0, 400, 1
C) 400, 0, 4
D) -400, 400, 1

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Revisão/Ex 3:
(URCA)
Uma máquina térmica utiliza um gás ideal para realizar o ciclo mostrado na figura.

Determine, respectivamente, o trabalho realizado e o calor recebido pelo gás em um ciclo.

a) 1.600 J e –800 J;
b) 800 J e 1.600 J;
c) 800 J e 800 J;
d) 1.600 J e –1.600 J;
e) 1.500 J e –1.500 J.

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Revisão/Ex 4:
(URCA)
O ciclo de Carnot apresenta o máximo rendimento para uma máquina térmica operando entre duas temperaturas. Sobre ele podemos afirmar:

I – É formado por duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas, todas reversíveis;
II – A área do ciclo de Carnot é numericamente igual ao trabalho realizado no ciclo;
III – As quantidades de calor trocados com as fontes quente e fria são inversamente proporcionais às respectivas temperaturas absolutas das fontes.

Assinale a opção que indica o(s) item(ns) correto(s):

a) I, II e III;
b) Somente I e III;
c) Somente II e III;
d) Somente I;
e) Somente I e II.

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Revisão/Ex 5:
(UEMG)
Um gás está no interior de um recipiente dotado de um êmbolo móvel. De repente, o êmbolo é puxado bruscamente.

Em relação ao gás no interior do recipiente, assinale a alternativa que traz uma informação INCORRETA:

A) A temperatura do gás diminui porque ele libera calor para o ambiente durante a expansão.
B) A pressão do gás diminui e seu volume aumenta.
C) A agitação das partículas do gás diminui, bem como a pressão do gás.
D) Os choques das partículas do gás contra as paredes do recipiente diminuem.

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d
Desafio:
 
Suponha que o ciclo esquematizado corresponda ao realizado por uma máquina térmica, que retira da fonte quente 50 cal por ciclo.

Determine:

a) o rendimento dessa máquina.
b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria, por ciclo.
Considere 1 cal = 4 J.

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Resolução do desafio anterior

Analise o que ocorre com a temperatura T, a energia interna U e a pressão p de um gás, dizendo se aumenta, diminui, ou não varia, quando o gás sofre uma

a) expansão adiabática
b) compressão adiabática.

a) Expansão adiabática
 
Na expansão o volume aumenta e o gás realiza trabalho sobre o meio exterior, isto é, τ > 0. Da Primeira lei da Termodinâmica, Q = Táu + ΔU, sendo Q = 0, vem: ΔU = -τ => ΔU < 0. Portanto, sendo negativa a variação de energia interna, concluímos que a energia interna U diminui. O mesmo ocorre com a temperatura T. Da equação de Clapeyron tiramos que  p = nRT/V. Se T diminui e V aumenta, resulta que p diminui. 

Assim, concluímos que na expansão adiabática: V aumenta e T, U e p diminuem.

b) Compressão adiabática
 
Na compressão o volume diminui e o gás recebe trabalho do meio exterior, isto é, τ < 0. Da Primeira lei da Termodinâmica, Q = τ + ΔU, sendo Q = 0, 
vem: ΔU = -τ => ΔU > 0. Portanto, sendo positiva a variação de energia interna, concluímos que a energia interna U aumenta. O mesmo ocorre com a temperatura T. Da equação de Clapeyron tiramos que p = nRT/V. Se T aumenta e V diminui, resulta que p aumenta. 

Assim, concluímos que na compressão adiabática:V diminui e T, U e p aumentam.