Exercícios Resolvidos: Termodinâmica

Leia o resumo “O que é Termodinâmica?” e resolva os exercícios abaixo.

1. (ENEM-MEC) O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.

A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve

a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.

b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local.

c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.

d) à quantidade de vapor  que esta  sendo liberada pela válvula.

e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.

2. (UFAM-AM)   Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tipos de transformações ou mudanças de estado de um gás.

• I – em uma transformação isocórica o volume do gás permanece constante.
• II – em uma transformação isobárica a pressão do gás permanece constante.
• III – em uma transformação isotérmica a temperatura do gás permanece constante.
• IV – em uma transformação adiabática variam o volume, a pressão e a temperatura.

Com a relação as quatro afirmativas acima, podemos dizer que:

a) só I e III são verdadeiras.

b) só II e III são verdadeiras.

c) I, II, III e IV são verdadeiras.

d) só I é verdadeira.

e) todas são falsas.

3. (ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida

 em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece

a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.

b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.

c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.

d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.

e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.

4. (EsPCEx-012) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica sob a pressão de 4·10³ N/m² e o seu volume diminui 0,2 m³.

Durante o processo, o gás perde 1,8·10³ J de calor. A variação da energia interna do gás foi de:

a) 1,8·10³ J

b) 1,0·10³ J

c) -8,0·10³ J

d) -1,0·10³ J

e) -1,8·10³ J

5. (ENEM-MEC) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica.

Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados operacionais:

I – Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.

II – Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador

III – Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e o poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente.

Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,

a) a operação I

b) a operação II.

c) as operações I e II.

d) as operações I e III.

e) as operações II e III.

Gabarito

1. B

Sabemos, a partir dos estudos de calorimetria, que, quando os corpos estão mudando de fase, eles não alteram a temperatura. Ex: a água saindo de seu estado sólido para seu estado líquido permanece a 0ºC até que o processo seja total.

Quando a água está virando vapor, o mesmo acontece à temperatura de 100º C. Porém, quando aumentamos a pressão a volume constante, a temperatura também aumenta e por isso a água dentro da panela de pressão tem temperatura maior que a água que se encontra fora da panela, cozinhando assim os alimentos mais rapidamente.

2. C

Pela teoria de calorimetria:

Isocórico ou isovolumétrico: processo onde o volume permanece constante

Isobárico: processo onde a pressão permanece constante

Isotérmico: processo onde a temperatura permanece constante

Adiabático: processo onde a quantidade de calor é zero. (isso não implica dizer nenhum dos outros processos)

3. A

O motor do carro funciona da seguinte forma: coloca-se o combustível em um pistão e logo em seguida damos uma fagulha para que esse combustível exploda. A explosão gera gases que empurram o pistão pra cima movimentando assim toda uma engrenagem maior e fazendo o carro se mover. O pistão é esfriado, volta ao seu volume anterior e recomeçamos o processo.

4. D

Pela primeira lei da termodinâmica:

e sabendo que o trabalho de um gás é:

Agora iremos apenas nos atentar ao fato de, por estar perdendo calor, Q é negativo, e a variação de volume é negativa.

e finalmente, usando a primeira lei da termodinâmica:

5. D

I- Correta – os espaços vazios entre as prateleiras facilitam as correntes de convecção

II- Falsa – a massa de gelo corresponde a um isolante térmico evitando que o congelador retire calor do interior da geladeira.

III- Correta – o calor retirado do interior da geladeira deve sair pela “grade”. Por isso nossa mãe pendura as roupas pra secar na grade da geladeira quando chove, pois ali é o local para onde a geladeira retira o calor dos alimentos.