Confira questões resolvidas sobre a 2ª Lei da Termodinâmica:
1) (UFSM-RS) - Considere as afirmações:
I. É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos, retire energia na forma de calor de uma fonte, transformando-a integralmente em trabalho.
II. Refrigeradores são dispositivos que transferem energia na forma de calor de um sistema de menor temperatura para outro de maior temperatura.
III. A energia, na forma de calor, não passa espontaneamente de um corpo de menor temperatura para outro de maior temperatura.
Está(ão) CORRETA(S)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas I e III.
d) apenas II e III.
e) I, II e III.
2) (PUC Minas) - A respeito do que faz um refrigerador, pode-se dizer que
a) produz frio.
b) anula o calor.
c) converte calor em frio.
d) remove calor de uma região e o transfere a outra
3) (UFSC 2013) - As máquinas a vapor foram um dos motores da revolução industrial, que se iniciou na Inglaterra no século XVIII e que produziu impactos profundos, em nível mundial, nos meios produtivos, na economia e no modo de vida da sociedade. O estudo destas máquinas, em particular de seu rendimento, deu sustentação à formulação da Segunda Lei da Termodinâmica, enunciada por diversos cientistas, de formas praticamente equivalentes, no século XIX. Com base na Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01) A maioria dos processos naturais é reversível.
02) A energia tende a se transformar em formas menos úteis para gerar trabalho.
04) As máquinas térmicas que operam no ciclo de Carnot podem obter rendimento de 100%.
08) A expressão “morte do calor do universo” refere-se a um suposto estado em que as reservas de carvão, de gás e de petróleo teriam se esgotado.
16) O calor não transita naturalmente dos corpos com temperatura menor para os corpos com temperatura maior.
32) O princípio de funcionamento de uma geladeira viola a Segunda Lei da Termodinâmica.
64) A entropia de um sistema isolado tende sempre a aumentar.
4) (EN-RJ) - Um motor térmico recebe 1200 calorias de uma fonte quente mantida a 227ºC e tranfere parte dessa energia para o meio ambiente a 24°C. Qual o trabalho máximo, em calorias, que se pode esperar desse motor?
a) 552
b) 681
c) 722
d) 987
e) n.d.a
5) ENEM 2012 - Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.
Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).
No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante
a) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado.
b) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal.
c) o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
d) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura.
e)a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores.
6) (FGV-SP) - O diagrama relaciona valores de pressão e volume que ocorrem em determinada máquina térmica.
De sua análise, pode-se inferir que
a) se a linha 2 fosse uma reta ligando os pontos A e B, ela representaria uma expansão isotérmica do gás.
b) a área compreendida entre as duas curvas representa o trabalho realizado sobre o gás no decorrer de um ciclo completo.
c) a área formada imediatamente abaixo da linha indicada por 1 e o eixo V equivale, numericamente, ao trabalho útil realizado pelo gás em um ciclo.
d) o ciclo representa os sucessivos valores de pressão e volume, que ocorrem em uma máquina podendo ser, por exemplo, uma locomotiva a vapor.
e) no ponto indicado por A, o mecanismo apresenta grande capacidade de realização de trabalho devido aos valores de pressão e volume que se associam a esse ponto.
7) (FAAP-SP) - Queremos congelar 200 kg de água a 0 °C, utilizando um refrigerador cuja eficiência seja igual a 1/7 da eficiência do refrigerador ideal de Carnot. O calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Admitindo-se que a temperatura da sala em que se encontra o refrigerador permaneça invariável em 39 °C, DETERMINE o trabalho necessário para o referido congelamento. Considere o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g
8) (UFRS-RS) - A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kJ de calor da sua fonte quente e descarrega 36 kJ de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina pode ter é de
a) 20%
b) 25%
c) 75%
d) 80%
e) 100%
9) (UFC-CE) - A eficiência de uma máquina de Carnot que opera entre a fonte de temperatura alta (T1) e a fonte de temperatura baixa (T2) é dada pela expressão η = 1 – (T2/T1), em que T1 e T2 são medidas na escala absoluta ou de Kelvin. Suponha que você dispõe de uma máquina dessas com uma eficiência η = 30%. Se você dobrar o valor da temperatura da fonte quente, a eficiência da máquina passará a ser igual a:
a) 40%
b) 45%
c) 50%
d) 60%
e) 65%
10) (UFV-MG) - De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, a entropia do Universo:
a) não pode ser criada nem destruída.
b) acabará transformada em energia.
c) tende a aumentar com o tempo.
d) tende a diminuir com o tempo.
e) permanece sempre constante.
11) UFPEL-RS - Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas: uma quente em temperatura 227°C e uma fria em -73°C. O rendimento dessa máquina é de:
a) 10%
b) 25%
c) 35%
d) 50%
e) 60%
12) (UFF-RJ) - O esquema a seguir representa o ciclo de operação de determinada máquina térmica cujo combustível é um gás.
Quando em funcionamento, a cada ciclo o gás absorve calor (Q1) de uma fonte quente, realiza trabalho mecânico (W) e libera calor (Q2) para uma fonte fria, sendo a eficiência da máquina medida pelo quociente entre W e Q1. Uma dessas máquinas, que, a cada ciclo, realiza um trabalho de 3,0.10⁴ J com uma eficiência de 60%, foi adquirida por certa indústria. Em relação a essa máquina, conclui-se que os valores de Q1, de Q2 e da variação da energia interna do gás são, respectivamente:
a) 1,8.10⁴ J ; 5,0.10⁴ J ; 3,2.10⁴ J
b) 3,0.10⁴ J ; zero ; zero
c) 3,0.10⁴ J ; zero ; 3,0.10⁴ J
d) 5,0.10⁴ J ; 2,0.10⁴ J ; zero
e) 5,0.10⁴ J ; 2,0.10⁴ J ; 3,0.10⁴ J
13) (ENEM-MEC-011) - Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a:
a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
14) (UFLA-MG–2006) - Um engenheiro construiu uma máquina térmica que, operando em ciclos, retira 20 000 J/s de um reservatório quente a T1 = 1 600 K e rejeita 4 000 J/s para um reservatório frio a T2 = 400 K. A equipe técnica de uma empresa encarregada de analisar o projeto dessa máquina térmica apresentou as seguintes conclusões:
I. O rendimento teórico da máquina é 80%.
II. A potência teórica da referida máquina é 16 000 W.
III. Como o rendimento teórico de uma máquina térmica de Carnot operando nas condições anteriormente especificadas é 75%, a máquina em questão é teoricamente inviável.
Assinale a alternativa CORRETA.
a) Somente as conclusões I e II são corretas.
b) As conclusões I, II e III estão corretas.
c) Somente as conclusões II e III são corretas.
d) Somente as conclusões I e III são corretas.
e) Somente a conclusão II é correta.
15) (Puccamp 99) - A turbina de um avião tem rendimento de 80% do rendimento de uma máquina ideal de Carnot operando às mesmas temperaturas. Em vôo de cruzeiro, a turbina retira calor da fonte quente a 127°C e ejeta gases para a atmosfera que está a -33°C. O rendimento dessa turbina é de
a) 80%
b) 64%
c) 50%
d) 40%
e) 32%
16) (UNAMA) - Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa temperatura está a 7,0°C apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de:
a) 400
b) 280
c) 160
d) 560
17) (CEFET - PR) - O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho." Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que:
a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;
b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria;
e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho
18) ENEM 2009 - O esquema mostra um diagrama de bloco de uma estação geradora de eletricidade abastecida por combustível fóssil.
Se fosse necessário melhorar o rendimento dessa usina, que forneceria eletricidade para abastecer uma cidade, qual das seguintes ações poderia resultar em alguma economia de energia, sem afetar a capacidade de geração da usina?
a) Reduzir a quantidade de combustível fornecido à usina para ser queimado.
b) Reduzir o volume de água do lago que circula no condensador de vapor.
c) Reduzir o tamanho da bomba usada para devolver a água líquida à caldeira.
d) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor conduzirem calor para o ambiente.
e) Usar o calor liberado com os gases pela chaminé para mover um outro gerador.
19) UEPA 2012 - Em uma máquina térmica em funcionamento (um automóvel, por exemplo), sempre há uma quantidade de calor que é rejeitada para o meio ambiente, produzindo o que chamamos de poluição térmica. Quanto maior for a eficiência de uma máquina térmica, menor será o nível de poluição térmica. Considerando-se uma máquina térmica, cuja temperatura da fonte fria seja de 300 K, o gráfico que representa o comportamento da sua eficiência máxima em função da temperatura absoluta da fonte quente é o:
20) (UECE 2009) - Imagine um sistema termicamente isolado, composto por cilindros conectados por uma válvula, inicialmente fechada. Um dos cilindros contêm um gás perfeito, mantido à pressão de 1 atm, e no outro, tem-se vácuo. Abrindo-se a válvula
a) o gás se expande e, assim, sua temperatura diminui.
b) a entropia do sistema se mantém constante, pois não há troca de calor.
c) a entropia do sistema aumenta, porque o processo é irreversível.
d) a energia interna do gás diminui, porque sua pressão diminui.
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