1.

Um cubo de gelo de massa m e calor latente de fusão L f funde-se à temperatura ambiente T v de um dia de verão no Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é T 0 , constante durante a fusão. Qual a variação de entropia do gelo ao derreter-se? O resultado seria diferente se fosse inverno no Rio com temperatura T i ? O resultado seria diferente se o cubo derretesse fornecendo-lhe apenas trabalho?

a   ∆ S = m L f / T 0 . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.

b   ∆ S = m L f / T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.

c   ∆ S = m L f / T 0 . Sim, pois a temperatura externa é T i . Não, pois a entropia é uma função de estado.

d   ∆ S = m L f / T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.

e   ∆ S = m L f / T v . Sim, pois a temperatura externa é T i . Sim, pois a entropia depende da temperatura.

Resolução
2.

Um cubo de gelo de 10   g a - 10 ° C é colocado em um lago cuja temperatura é de 15 ° C . “Calcule a variação na entropia do sistema cubo-lago quando o cubo de gelo atingir o equilíbrio térmico com o lago”. O calor específico do gelo é   2220   J / kg⋅ K   . (Sugestão: O gelo afetará a temperatura do lago?).

Dados:

- calor específico do gelo c g =   0,530   cal/g⋅°C   =   2220   J/kg⋅K .

-calor específico da água c a   = 1,0   cal/g⋅°C   =   4190   J/kg⋅K .

- calor latente de fusão do gelo L F = 79,5   cal/g   =   333   kJ /kg .

Resolução
3.

I I

Em um experimento do laboratório, um cilindro de 300   g de alumínio a 100   ° C é colocado em contato térmico com 100   g de água a 20 ° C dentro de um calorímetro (considere o calorímetro ideal, isto é, capacidade térmica nula e isolamento perfeito.)

Considere: c a l = 0,22   c a l   / g . ℃ ; c á g u a = 1,0   c a l   / g . ℃  

d Qual é a temperatura de equilíbrio?

e   Quais são as variações de entropia do cilindro de alumínio, da água e do sistema alumínio-água?

Resolução
4.

Considere as seguintes afirmativas:

I )   A variação da entropia de um sistema não depende da reversibilidade do processo termodinâmico mas a variação do conjunto sistema + vizinhança depende.

I I )   A variação da entropia de um sistema durante um processo reversível é oposta à variação da entropia da vizinhança. No entanto, durante um processo irreversível, um aumento da entropia do sistema é superior, em amplitude, à diminuição da entropia da vizinhança.

I I I )   O desequilíbrio entre a variação da entropia de um sistema e de sua vizinhança durante um processo irreversível é devido a uma dissipação de energia que não pode mais ser usada para efetuar um trabalho. Não havendo dissipação durante um processo reversível, ele não resulta em um aumento da entropia do universo.

São verdadeiras:

a   Apenas I .

b   Apenas I I .

c   Apenas I I I .

d   Apenas I e I I .

e   Apenas I I e I I I .

f   Apenas I e I I I .

g   Todas.

h   Nenhuma.

Resolução
5.

Colocamos uma forma cheia d’água à temperatura ambiente T = 25 ° C dentro do congelador, que está a uma temperatura T = - 10 ° C .

Considere as seguintes afirmativas sobre tal processo:

  1. O equilíbrio térmico será necessariamente atingido a 0 ° C .
  2. Neste caso, o congelamento da água é um processo irreversível.
  3. Durante a transição de fase, a temperatura da água não vai variar.

As afirmativas CORRETAS são:

a   Apenas I.

b Apenas II.

c   Apenas III.

d   Apenas I e II.

e   Apenas I e III.

f Apenas II e III.

Resolução
6.

I I

Em um experimento do laboratório, um cilindro de 300   g de alumínio a 100   ° C é colocado em contato térmico com 100   g de água a 20 ° C dentro de um calorímetro (considere o calorímetro ideal, isto é, capacidade térmica nula e isolamento perfeito.)

Considere: c a l = 0,22   c a l   / g . ℃ ; c á g u a = 1,0   c a l   / g . ℃  

d ) Qual é a temperatura de equilíbrio?

e ) Quais são as variações de entropia do cilindro de alumínio, da água e do sistema alumínio-água?

Resolução
7.
  1. Calcule a massa de vapor d’água a 100 ° C que precisa ser misturada com 300   g de gelo a 0 ° C , para produzir água a 30 ° C .
  2. Calcule a variação de entropia total do sistema durante esse processo.
  3. Esse processo é reversível ou irreversível. Baseando-se na 2ª Lei da Termodinâmica, comente se isso está de acordo com sua resposta do item (b).
Resolução
8.

Sobre máquinas térmicas podemos afirmar:

a) podem converter calor integralmente em trabalho

b) convertem calor parcialmente em trabalho, expelindo a outra parte para um reservatório frio

c) usam trabalho externo para extrair calor de um reservatório quente

d) possuem um rendimento máximo limitado pelo rendimento de uma máquina reversível

e) duas das outras respostas são verdadeiras

Resolução
9.

Considere o ciclo de Stirling, funcionando como refrigerador, para o qual as etapas 1 → 2   e   3 → 4 são isotérmicas e as etapas 2 → 3   e   4 → 1 são isovolumétricas. São conhecidas as temperaturas máximas T H e mínima T C e o razão r entre o maior e o menor volume. Suponha que a substância de trabalho é um gás ideal com n moles e capacidade térmica molar a volume constante C V   =   ( 5 / 2 ) R .

(a) Esboce o diagrama P × V correspondente a este ciclo, deixando claro cada uma das etapas.

(b) Determine o calor trocado e o trabalho realizado pelo gás em cada um dos quatro processos do ciclo.

(c) Qual a variação da entropia em cada ciclo?

Resolução
10.

Um dado sistema sofre um processo termodinâmico I R R E V E R S Í V E L entre os estados de equilíbrio térmico A e B . Conhecendo-se um processo reversível que liga estes mesmos estados, podemos dizer que para o processo I R R E V E R S Í V E L , sempre é possível calcular:

  1. ∆ S A B , o trabalho realizado pelo sistema W = ∫ P d V e ∆ U A B .
  2. ∆ S A B , ∆ U A B , o calor absorvido pelo sistema Q A B e W A B , pois são grandezas relacionadas pela 1 ° e 2 ° lei.
  3. ∆ S A B , ∆ U A B e Q A B = ∫ m c T d T .
  4. A variação de entropia ∆ S A B e a variação de energia interna ∆ U A B , pois S e U são funções de estado.
  5. Q A B e W A B .
Resolução
11.

Um cubo de gelo de massa m e calor latente de fusão L f funde-se à temperatura ambiente T v de um dia de verão do Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é T 0 , constante durante a fusão. Qual a variação de entropia do gelo ao derreter-se? O resultado seria diferente se fosse inverno no rio com temperatura T 1 ? O resultado seria diferente se o cubo derrete-se fornecendo-lhe apenas trabalho?

  1. ∆ S = m L f T 0 . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
  2. ∆ S = m L f T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
  3. ∆ S = m L f T 0 . Sim, pois a temperatura externa é T 1 . Não, pois a entropia é uma função de estado.
  4. ∆ S = m L f T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.
  5. ∆ S = m L f T v . Sim, pois a temperatura externa é T 1 . Sim, pois a entropia depende da temperatura.
Resolução
12.

Considere um recipiente de paredes adiabáticas, dividido ao meio por uma membrana também adiabática.

No começo, um lado do recipiente contém um gás com capacidade térmica C 1 a temperatura T 1 , e o outro lado contém um gás com capacidade térmica C 2 a temperatura T 2 .

Quando a membrana é substituída por outra condutora térmica, os gases trocam calor até atingirem a temperatura de equilíbrio T f . Considere T 1 > T f > T 2 .

Calcule, em termos de C 1 , T 1 , C 2 , T 2 , a temperatura de equilíbrio T f e a variação de entropia do sistema.

  1. T f = C 1 T 1 - C 2 T 2 C 1 - C 2 , Δ S = C 2 ln ⁡ T f T 2 - C 1 ln ⁡ T 1 T f
  2. T f = C 1 T 1 - C 2 T 2 C 1 - C 2 , Δ S = C 2 ln ⁡ T f T 2 + C 1 ln ⁡ T 1 T f
  3. T f = C 1 T 1 + C 2 T 2 C 1 + C 2 , Δ S = C 2 ln ⁡ T f T 2 + C 1 ln ⁡ T 1 T f
  4. T f = C 1 T 1 + C 2 T 2 C 1 + C 2 , Δ S = C 2 ln ⁡ T f T 2 - C 1 ln ⁡ T 1 T f
  5. T f = C 1 T 1 + C 2 T 2 C 1 - C 2 , Δ S = C 2 ln ⁡ T f T 2 + C 1 ln ⁡ T 1 T f
Resolução
13.

Um engenheiro propôs à sua empresa construir uma máquina térmica onde um gás ideal monoatômico sofre os processos indicados no diagrama da figura:

1 → 2 : processo isotérmico

2 → 3 : processo adiabático

3 → 1 : processo adiabático

A proposta foi rejeitada.

Quais das afirmativas abaixo são justificativas corretas para esta rejeição:

  1. Esta máquina não funciona pois viola a segunda lei da termodinâmica.
  2. Esta máquina não interessa pois tem uma eficiência muito baixa.
  3. O ciclo é inconsistente. Uma das etapas indicadas não pode ocorrer.
  4. Esta máquina não funciona pois viola a primeira lei da termodinâmica.

  1. I e III
  2. I e IV
  3. I
  4. IV
  5. II e IV
Resolução
14.

Colocamos uma forma cheia d’água à temperatura ambiente T = 25 ° C dentro do congelador, que está a uma temperatura T = - 10 ° C .

Considere as seguintes afirmativas sobre tal processo:

  1. O equilíbrio térmico será necessariamente atingido a 0 ° C .
  2. Neste caso, o congelamento da água é um processo irreversível.
  3. Durante a transição de fase, a temperatura da água não vai variar.

As afirmativas CORRETAS são:

  1. Apenas I.
  2. Apenas II.
  3. Apenas III.
  4. Apenas I e II.
  5. Apenas I e III.
  6. Apenas II e III.
Resolução
15.

Uma certa quantidade de massa m de uma substância que se vaporiza à temperatura T 1 e tem calor latente de vaporização L pode ser completamente vaporizada por dois processos: (i) em contato com um reservatório térmico a temperatura T 1 ; (ii) em contato com um reservatório térmico a temperatura 2 T 1 . Considerando-se apenas o processo de vaporização da substância nos processos (i) e (ii), pode-se afirmar que os mesmos são respectivamente:

  1. Reversível, reversível.
  2. Reversível, irreversível.
  3. Irreversível, reversível.
  4. Irreversível, irreversível.
  5. Nada se pode afirmar.
Resolução
16.

Um cubo de gelo de massa m e calor latente de fusão L f funde-se à temperatura ambiente T v de um dia de verão no Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é T 0 , constante durante a fusão. Qual a variação de entropia do gelo ao derreter-se? O resultado seria diferente se fosse inverso no Rio com temperatura T i ? O resultado seria diferente se o cubo derretesse fornecendo-lhe apenas trabalho?

  1. ∆ S = m L f / T 0 . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
  2. ∆ S = m L f / T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
  3. ∆ S = m L f / T 0 . Sim, pois a temperatura externa é T i . Não, pois a entropia é uma função de estado.
  4. ∆ S = m L f / T v . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.
  5. ∆ S = m L f / T v . Sim, pois a temperatura externa é T i . Sim, pois a entropia depende da temperatura.
Resolução
17.

Em um dia úmido, o vapor d’água se condensa sobre uma superfície fria. Neste processo, a entropia DA ÁGUA:

  1. Aumenta, pois o processo é irreversível.
  2. Diminui.
  3. Fica constante, pois não há variação de temperatura na mudança de fase.
  4. Não é possível dizer sem dados sobre a superfície fria.
  5. Vai a zero, pois a água não estará mais na forma de gás.
Resolução
18.

Um fabricante anuncia uma máquina recém-desenvolvida que, em cada ciclo, retira 100 J de um reservatório com água fervente a 100 °C, realiza 80 J de trabalho e rejeita 20 J de calor em outro reservatório mantido a 10 °C. Existe algo de errado neste anúncio?

a) De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, o calor rejeitado sempre deve ser maior que o trabalho útil.

b) A Primeira Lei da Termodinâmica é violada porque 100 J + 20 J ≠ 80 J.

c) Em um ciclo, a máquina térmica deveria retirar calor do reservatório a 10 ºC e rejeitar calor para o reservatório a 100 ºC.

d) A eficiência desse ciclo excede o limite superior estabelecido pela Segunda Lei da Termodinâmica.

e) Não há nada de errado neste anúncio, pois 100 J = 20 J + 80 J.

Resolução
19.

É possível transferir calor de um reservatório frio para um reservatório quente?

A) Não, pois viola a segunda lei da termodinâmica.

B) Sim, isso acontecerá naturalmente.

C) Sim, mas trabalho terá que ser realizado.

D) Não, pois viola a primeira e segunda leis da termodinâmica.

E) Não, pois viola a primeira lei da termodinâmica

Resolução
20.

Considere as seguintes afirmativas:

I. Toda a energia cinética de um objeto é transformada em calor;

II. Um refrigerador remove 100 J de calor dos alimentos em seu interior, usando apenas 75 J de energia elétrica;

III. Uma máquina térmica realiza 25 J de trabalho rejeitando apenas 10 J de calor para o reservatório frio;

Quais delas violam a 2a Lei da Termodinâmica?

(a) Apenas a afirmativa I viola a 2ª Lei.

(b) Apenas a afirmativa II viola a 2ª Lei.

(c) As afirmativas I e II violam a 2ª Lei.

(d) Todas as alternativas violam a 2ª Lei .

(e) Nenhuma das alternativas viola a 2ª Lei.

Resolução
21.

A respeito de processos REVERSÍVEIS sofridos por um gás ideal, podemos afirmar que:

(a) Para uma mesma variação positiva de volume a variação de pressão do gás é maior, em módulo, em um processo adiabático do que em um isotérmico.

(b) A entropia do gás sempre aumenta, para qualquer processo reversível.

(c) A variação da energia interna do gás é sempre igual à soma do calor PERDIDO pelo gás com o trabalho REALIZADO por ele.

(d) Para uma mesma variação de temperatura o calor fornecido AO gás a volume constante é igual ao calor fornecido a pressão constante.

(e) É possível realizar um ciclo em que o trabalho realizado pelo gás não seja nulo, mas que o calor total trocado entre o gás e o sistema seja nulo.

Resolução
22.

Um corpo A, de massa m e calor específico c, a uma temperatura inicial TA troca calor com um reservatório térmico R a temperatura fixa TR, sem realizar ou sofrer trabalho. Se A muda sua temperatura para T’A, as variações de entropia em A, SR são dadas por

(a) ∆ S A = m c T A ' - T A T A   ,   ∆ S R = 0 .

(b) ∆ S A = m c T A ' - T A T A   ,   ∆ S R =   - m c T A ' - T A T R   .

(c) ∆ S A = m c T A ' - T A T R   ,   ∆ S R =   - m c T A ' - T A T R   .

(d) ∆ S A = m c   l n ⁡ ( T A ' T A )   ,   ∆ S R =   - m c T A ' - T A T R   .

(e) ∆ S A = m c   l n ⁡ ( T A T R )   ,   ∆ S R =   - m c T A ' - T A T R   .

Resolução
23.

Um recipiente de paredes rígidas e adiabáticas e com capacidade térmica desprezível contém n   moles de um sal de capacidade térmica molar a volume constante dada por C V   ( T   )   =   k T 3 , onde k   é uma constante e T   a temperatura. Inicialmente, o sal está em equilíbrio térmico à temperatura T 0 . Troca-se, então, uma das paredes adiabáticas do recipiente por uma diatérmica e coloca-se o sistema em contato térmico com um reservatório a temperatura 3 T 0 . Observa-se que após algum tempo o sal e o reservatório atingem o equilíbrio térmico. Calcule, neste processo e apenas em termos dos dados do problema.

  1. O calor total Q fornecido pelo reservatório ao sal.
  2. As variações de entropia ∆ S R do reservatório e ∆ S S do sal.
  3. A variação da entropia ∆ S U do universo.
Resolução
24.

Considere as três afirmativas abaixo, a respeito de processos IRREVERSÍVEIS sofridos por um sistema:

  1. Em geral, não podemos dizer nada sobre o trabalho sofrido pelo sistema.
  2. A entropia de pelo menos uma parte do sistema necessariamente aumentará.
  3. Se este processo também for adiabático, a variação de entropia será zero.

Marque a alternativa que indica as afirmativas CORRETAS:

  1. I
  2. II
  3. III
  4. I e II
  5. I e III
  6. II e III
  7. Todas estão corretas.
  8. Nenhuma está correta
Resolução
25.

Uma pedra de massa m p cujo calor específico é c p encontra-se inicialmente a uma temperatura T B . A pedra é colocada dentro de um calorímetro (de paredes adiabáticas e fixas) com capacidade térmica C   contendo uma quantidade de água de massa m a cujo calor específico é c a . A água e o calorímetro encontram-se inicialmente à temperatura T A tal que

T A > T B . Após algum tempo, a pedra, a água e o calorímetro atingem o equilíbrio termodinâmico numa temperatura T C .Despreze as variações de c p c a e C   com a temperatura.

  1. Calcule o calor RECEBIDO por cada um dos 3 corpos.
  2. Determine T C como função de T A , T B , m a , m p , c a , c p e C .
  3. Calcule a variação de entropia para cada um dos 3 corpos, DESCREVENDO OS PROCESSOS TERMODINÂMICOS ENVOLVIDOS NOS CÁLCULOS. Calcule a variação de entropia do sistema isolado formado por pedra+calorímetro+água. Esta variação de entropia deve ser maior, menor ou igual a zero? JUSTIFIQUE.
Resolução
26.

Em quatro experimentos, os blocos A e B, inicialmente a temperaturas diferentes, foram colocados juntos em uma caixa isolada até atingirem uma temperatura final comum. As variações da entropia dos blocos nos quatro experimentos possuem, não necessariamente na ordem dada, os valores a seguir (em J/K). Determine a que valor de A corresponde cada valor de B

Escolha uma:

  1. 9 e -8, 8 e -3, 5 e -5, 3 e -2;
  2. 9 e -3, 8 e -5, 5 e -2, 3 e -3;
  3. 9 e -5, 8 e -8, 5 e -3, 3 e -2;
  4. 9 e -2, 8 e -3, 5 e -3, 3 e -2;
  5. 9 e -8, 8 e -5, 5 e -3, 3 e -2;
Resolução
27.

A segunda Lei da Termodinâmica tem aplicação na natureza, é importante na obtenção de energia pelos seres vivos. A energia solar é absorvida pelos vegetais fotossintetizantes e realiza uma série de transformações, em cada um dos processos, a energia útil torna-se menor, dessa forma, os seres vivos não são capazes de sintetizar seu próprio alimento. O entendimento básico das leis da Física, leva-nos a buscar soluções para os problemas ambientais que o planeta tem vivenciado, como o efeito estufa, os furacões, terremotos, etc. A Segunda lei da Termodinâmica pode ser enunciada da seguinte forma:

a) é impossível ter um sistema que converta completamente e continuamente a energia térmica em outra forma de energia.

b) todos os sistemas são capazes de converter energia térmica em outra forma de energia, desde que a transformação seja isotérmica.

c) não existe calor nesse sistema porque a energia interna é nula.

d) a variação da energia interna de um sistema é sempre igual ao trabalho realizado pelo sistema.

e) a variação da energia interna de um sistema ocorre porque o calor flui de um corpo frio para outro quente

Resolução
28.
  1. Um tacho com capacidade térmica desprezível contém 220 g de água a 20,0 ° C . Um cilindro de cobre de 300 g , muito quente, é jogado na água, fazendo a água ferver e transformando 5,00 g da água em vapor. O processo ocorre a pressão atmosférica. A temperatura final do sistema é de 100 ° C . Despreze a transferência de calor para o ambiente.
    1. Qual é a energia transferida para a água na forma de calor?
    2. Qual é a temperatura inicial do cilindro?
    3. Calcule a variação de entropia total do sistema durante esse processo.
  2. No diagrama P - V abaixo, o gás realiza 5,00 J de trabalho quando percorre a isoterma a → b e 4,00 J quando percorre a adiabática b → c . Calcule a variação de energia interna do gás quando percorre a trajetória retilínea c → a .

Dados:

c á g u a = 4,18.10 3 J / k g . K

L V á g u a = 2260.10 3 J / k g

c c o b r e = 386 J / ( k g . K )

Resolução
29.

Em um recipiente isolante térmico, que continha 1,2   k g de uma mistura de gelo e água, em equilíbrio térmico, foi colocado um bloco de 3,5   k g de cobre à temperatura de 80 ° C . O conjunto atinge novamente o equilíbrio à temperatura de 8,0 ° C .

Dados:

c c o b r e = 386 J k g   K , c a g u a = 4187 J k g   K , L f u s a o = 333 k J k g .

a) Quanto calor é cedido pelo bloco de cobre neste processo?

b) Quanto calor é absorvido pela água neste processo?

c) Quanto de gelo estava no balde, antes do bloco de cobre ser colocado nele?

d) Determine a variação de entropia do sistema água-gelo-cobre neste processo. Este processo é reversível ou irreversível?

Resolução
30.

Considere os processos: (i) Um objeto é lançado sobre uma mesa com coeficiente de atrito cinético e, devido à ação do atrito, atinge o repouso após certo intervalo de tempo; (ii) Um gás confinado a um recipiente em contato com um reservatório térmico expande isotermicamente. Qual da alternativas abaixo corresponde, respectivamente, à variação de entropia do sistema objeto+mesa no processo (i) e a variação da entropia do gás no processo (ii).

  1. ∆ S > 0 ,   ∆ S > 0
  2. ∆ S < 0 ,   ∆ S < 0
  3. ∆ S > 0 ,   ∆ S = 0
  4. ∆ S > 0 ,   ∆ S < 0
  5. ∆ S < 0 ,   ∆ S = 0
  6. ∆ S < 0 ,   ∆ S > 0
  7. ∆ S = 0 ,   ∆ S > 0
  8. ∆ S = 0 ,   ∆ S < 0
Resolução
31.

Calcule a variação de entropia associada ao processo de evaporação de 210 g de mercúrio, sabendo que o material evapora a 357 ° C .

(Dados: calor latente de evaporação = 300   k J / k g ; calor específico à temperatura ambiente =   140   J / k g . K ).

  1. 63,0 J / K
  2. 63,0 k J / K
  3. 300 J / K
  4. 300 k J / K
  5. 100 J / K
  6. 630 J / K
  7. 3,00 k J / K
Resolução
32.

Sejam Δ U I e Δ S I as variações da energia interna e da entropia de um mol de um gás ideal ao realizar uma expansão adiabática livre à temperatura T 0 , dobrando seu volume. Sejam Δ U I I e Δ S I I as variações da energia interna e da entropia da mesma quantidade de gás ideal ao realizar uma transformação isotérmica reversível à temperatura T 0 , também dobrando seu volume. Podemos afirmar que:

(a) Δ U I = Δ U I I = 0 ,   Δ S I = Δ S I I > 0

(b) Δ U I = Δ U I I = 0 ,   Δ S I = Δ S I I = 0

(c) Δ U I = 0 , Δ U I I > 0 ,   Δ S I = 0 ,   Δ S I I > 0

(d) Δ U I = 0 , Δ U I I = 0 ,   Δ S I > 0 ,   Δ S I I = 0

Resolução
33.

Um bloco de um certo material de massa m 1 à temperatura T 1 é colocado dentro de uma caixa isolada junto com um bloco a temperatura T 2 de massa m 2   =   m 1 / 2 . Sabendo que o calor específico do segundo bloco é o dobro do calor específico do primeiro, analise as seguintes afirmativas:

(I) A temperatura de equilíbrio do sistema é igual a ( T 1   +   T 2 ) / 2 . (II) A variação de energia interna do sistema é diferente de zero. (III) A variação de energia interna do sistema é nula. (IV) A entropia do sistema aumenta. (V) A entropia do sistema diminui.

São verdadeiras:

  1. I, III e IV
  2. I, II e V
  3. III e V
  4. II e V
  5. Apenas II
  6. Apenas I
Resolução
34.

Um gás ideal sofre um processo reversível do seu estado inicial  P i V i T i para o seu estado final  P f V f , T f . O gráfico mostra os dois caminhos possíveis, onde:

[ A ] O gás sofre uma expansão isotérmica seguida de uma compressão adiabática.

[ B ] O gás sofre uma compressão adiabática seguida de uma expansão isotérmica.

Sobre a variação de entropia  Δ S  e a variação da energia interna  Δ U  nos processos, é correto afirmar que

a   Δ S A > Δ S B   e   Δ U A > Δ U B

b   Δ S A = Δ S B   e   Δ U A = Δ U B

( c )     Δ S A < Δ S B   e   Δ U A < Δ U B

( d )   Δ S A < Δ S B   e   Δ U A > Δ U B

( e )   Δ S A > Δ S B   e   Δ U A < Δ U B

f Nenhuma das alternativas anteriores.

Resolução
35.

Do ponto de vista microscópico, é possível dizer que a 2a Lei da termodinamica surge do fato de que

A) Apesar dos movimentos microscópicos serem reversíveis, é mais provável que um sistema de muitas partículas interagentes evolua de um estado mais ordenado para um mais desordenado.

B) Apesar dos movimentos microscópicos serem irreversíveis, é mais provável que um sistema de muitas partículas interagentes evolua de um estado mais desordenado para um mais ordenado.

C) Apesar dos movimentos microscópicos serem reversíveis, é mais provável que um sistema de muitas partículas interagentes evolua de um estado mais desordenado para um mais ordenado.

D) Apesar dos movimentos microscópicos serem irreversíveis, é mais provável que um sistema de muitas partículas interagentes evolua de um estado mais ordenado para um mais desordenado.

E) Devido aos movimentos microscópicos serem reversíveis, é igualmente provável que um sistema de muitas partículas interagentes evolua de um estado mais desordenado para um mais ordenado, ou vice-versa.

Resolução
36.

Uma pá giratória está inserida em um recipiente selado e isolado termicamente, o qual contém um gás diatômico. A pá é acionada por uma corda conectada a um peso (fig.).

Quando o peso cai, fazendo a pá girar, verifica-se que a temperatura do gás aumenta.

Seria possível esta máquina funcionar ao reverso, ou seja: começando com o peso na altura do chão, seria possível que o gás reduzisse sua temperatura, ao mesmo tempo fazendo a pá rodar o contrário e erguer o peso?

A) Sim, seria possível, pois este processo respeitaria todas as Leis da Termodinâmica

B) Não, devido à Lei Zero da Termodinâmica

C) Não, devido à 1a Lei da Termodinâmica apenas

D) Não, devido à 2a Lei da Termodinâmica apenas

E) Não, devido à 1a e 2a Leis da Termodinâmica

Resolução
37.

Um recipiente isolado termicamente contém 100   g de gelo no ponto de fusão. Adiciona-se vapor de água a 100 ° C até que se obtenha água à temperatura de equilíbrio de 50 ° C .

  1. Calcule a massa de vapor de água adicionado
  2. Calcule a variação de entropia do sistema vapor-gelo-água nesse processo

Dados:

L V - á g u a = 2256 k J / k g

L F - á g u a = 333 k J / k g

c g e l o = 2,22 k J / k g . K

c á g u a = 4,19   k J / k g . K

Resolução
38.

Uma garrafa térmica contém, inicialmente, uma massa de água m a a uma temperatura de 10 ° C . Então, um cubo de gelo de massa 30 g a 0 ° C é introduzido na garrafa térmica. Sabendo que no estado de equilíbrio 50 % do gelo foi derretido, faça o que é solicitado abaixo. Suas respostas podem ser deixadas em termos de frações simplificadas.

  1. Determine a massa de água m a
  2. Sem fazer contas, discuta quais devem ser os sinais esperados para as variações de entropia do gelo, da água e do sistema total (água + gelo). Ou seja, diga se cada uma dessas variações deve ser positiva, negativa ou nula. Explique suas respostas
  3. Calcule a variação de entropia do gelo e da água

Dados:

c á g u a = 1 c a l / g ° C

L F = 80 c a l / g

Resolução
39.

Caixas isoladas termicamente e divididas em duas partições possuem partículas distribuídas entre as duas partições, como mostrado nas figuras abaixo. Qual das configurações tem maior entropia?

Resolução
40.

Marque a afirmação errada:

a) Para as mesmas fontes fria e quente, nenhuma máquina real pode ter uma eficiência maior que uma máquina de Carnot.

b) Em um sistema fechado, o estado de equilíbrio é o que possui maior entropia e maior número de microestados.

c) Se S é a entropia de um sistema fechado, ∆S > 0 para processos reversíveis e ∆S = 0 para processos irreversíveis.

d) A entropia de um sistema depende apenas do estado do sistema, e não do processo que o levou ao seu estado.

e) Nenhuma máquina térmica pode converter integralmente o calor recebido em trabalho.

f) A variação de entropia de um sistema que fornece calor pode ser negativa.

Resolução
41.

Qual dos seguintes exemplos representa um processo reversível?

a) A colisão de um carro com um caminhão.

b) Uma dinamite explodindo.

c) As colisões das moléculas em uma gás.

d) Abrir a válvula de um tanque de ar pressurizado a temperatura ambiente até que a pressão do tanque se iguale à pressão ambiente.

e) Aquecer com uma chama água que está inicialmente à temperatura ambiente até ela começar a ferver.

Resolução
42.

Um gás ideal é levado de uma temperatura inicial Ti a uma temperatura final maior Tf ao longo de duas trajetórias reversíveis. A trajetória A é a pressão constante e a trajetória B é a volume constante. Qual é a relação entre as variações de entropia do gás para essas trajetórias?

a) Δ S A   > Δ S B ;

b) Δ S A = Δ S B ;

c) Δ S A < Δ S B ;

d) Δ S A   > Δ S B apenas se a temperatura inicial for baixa;

e) Δ S A   > Δ S B apenas se a temperatura inicial for elevada;

Resolução
43.

Considere um cilindro oco de material isolante com raio da parede interna 0,3 m. Sobre uma de suas extremidades é apoiado um disco fino de alumínio de massa 1 kg com raio de 0,301 m (considere-o bidimensional). O disco se encontra à temperatura de 150° C e é colocado em contato com gelo a 0° C. (Coeficiente de dilatação linear: α A l = 2,4 × 10 - 5   ° C - 1