Caderno
12
Termodinâmica
Conteúdos
Equação de Clapeyron, Gás Ideal, Lei Geral dos Gases, Trabalho de um gás, Energia Interna, 1ª Lei e 2ª Lei da termodinâmica, Entropia, Rendimento de uma Máquina Térmica e Ciclo de Carnot.
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Do que se Trata?
...
Confira!
Eu, uma máquina térmica!? Sim, e não é uma questão filosófica, é Física!
Você é um sistema aberto que troca matéria e energia com seu ambiente. Ao se alimentar, por exemplo, absorve energia química que pode ser convertida na forma de trabalho, seja correndo, falando ou respirando.
Neste caderno resolveremos exercícios que tratam de duas leis físicas, a Primeira e a Segunda Leis da Termodinâmica, e veremos como elas se aplicam a máquinas térmicas, como você.
Exercícios do Caderno
Aqui você encontrará os exercícios referentes a esses conteúdos. Ao final de cada exercício você poderá verificar a resposta e a resolução comentada deste. Caso prefira, faça o download e tenha a sua lista em formato .doc ou .pdf:
01
Considere 0,08 atm.l/mol.K como valor aproximado da constante universal dos gases ideais e 33 g a massa molar média do ar no interior dos pulmões. Assim, sendo o volume aproximado de 4,8 litros numa inspiração profunda, em uma experiência realizada a temperatura ambiente de 27 °C e ao nível do mar (1 atm), faça uma estimativa:
a) do número de mols do ar contido nos pulmões;
b) da massa de ar contida nos pulmões.
Resolução Comentada
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02
Um balão meteorológico transporta uma sonda que produz informações diárias importantes para o banco de dados do sistema de vigilância meteorológica mundial, ao atingir, na altura máxima, pontos da atmosfera com temperaturas da ordem de -63 °C e pressão atmosférica de 0,05 atm. Considerando que um balão desses, com 10 m , seja solto do solo, em condições de temperatura igual a 27 °C e pressão atmosférica de 1 atm, qual deve ser o volume desse balão na sua altura máxima?
3
04
(UFMS) Um freezer, regulado para manter a temperatura em seu interior a -18 ºC, foi fechado e ligado quando a temperatura ambiente estava a 27 °C e a pressão atmosférica em 1 atm. Determine a variação percentual da pressão do ar no interior do freezer, quando a temperatura atingir -18 ºC, após um certo tempo de funcionamento. Considere o ar no interior do freezer comportando-se como um gás ideal e que o mesmo é mantido hermeticamente fechado.
08
(FUVEST) Um mol de um gás ideal percorre o processo cíclico ABCA em um diagrama P-V, conforme mostrado na figura, sendo que a etapa AB é isobárica, a etapa BC é isocórica e a etapa CA é isotérmica.
Considere as seguintes afirmações:
I. O gás libera calor tanto na etapa BC quanto na etapa CA.
II. O módulo do trabalho realizado pelo gás é não nulo tanto na etapa AB quanto na etapa BC.
III. O gás tem sua temperatura aumentada tanto na etapa AB quanto na etapa CA.
É correto o que se afirma em:
a) Nenhuma delas.
b) Apenas I.
c) Apenas II.
d) Apenas III.
e) Apenas I e II.
09
(UFMT_Modificada) A produção industrial em geral causa impacto ambiental. Para a confecção de uma garrafa plástica, por exemplo, são necessários os processos de destilação do petróleo e de moldagem do plástico, que são poluentes. De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, o processo industrial de transformação da matéria-prima pode ser entendido como um processo de alteração da energia interna dessa matéria, o que depende do calor absorvido ou emitido e do trabalho realizado ou sofrido. Pode-se aumentar a energia interna de uma certa quantidade de matéria fazendo-se com que:
I. Realize trabalho quando o calor absorvido e/ou emitido for nulo.
II. Ceda calor quando o trabalho for nulo.
III. Absorva calor quando o trabalho for nulo.
Assim, para aumento da temperatura de um sistema está correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) III, apenas.
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.
Respostas
01. a) 5 mols; b) 6,6 g.
02. 140 m3.
03. 0,85 atm (-15%).
04. 4 litros.
05. Letra C.
06. - 0,8 J.
07. Letra E.
08. Letra B.
09. Letra B.
10. 30%.