P2 de Física 2 da UFRJ - 2012.2

Assinale a alternativa correta:

Num processo de expansão livre de um gás ideal isolado do ambiente:

1. A energia interna do gás aumenta e a entropia fica a mesma.
2. A energia interna e a entropia do gás ficam as mesmas.
3. A energia interna do gás diminui e a entropia fica a mesma.
4. A energia interna e a entropia do gás aumentam.
5. A energia interna do gás fica a mesma e a entropia aumenta.
6. A energia interna do gás diminui e a entropia aumenta.
7. A energia interna e a entropia do gás diminuem.

Das afirmações que seguem, diga quais são verdadeiras: (i) Em um gás ideal o módulo da velocidade de uma molécula é inalterado após uma colisão dessa molécula com as paredes do recipiente que contem o gás. (ii) Num gás ideal não há uma energia potencial de interação entre as suas moléculas. (iii) A energia interna de um gás ideal é proporcional à sua temperatura e inversamente proporcional à sua pressão.

1. Apenas (i).
2. Apenas (ii).
3. Apenas (iii).
4. Apenas (i) e (ii).
5. Apenas (i) e (iii).
6. Apenas (ii) e (iii).
7. Todas elas.
8. Nenhuma delas.

Considere um gás ideal que absorve calor segundo um dos processos que seguem: (i) a volume constante; (ii) a pressão constante e (iii) a temperatura constante. Para quais desses processos tem-se a variação da energia interna do gás () igual a zero?

1. Apenas (i).
2. Apenas (ii).
3. Apenas (iii).
4. Apenas (i) e (ii).
5. Apenas (i) e (iii).
6. Apenas (ii) e (iii).
7. Todas elas.
8. Nenhuma delas.

Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios a e . Ela absorve de calor do reservatório de temperatura mais elevada e executa de trabalho durante um ciclo. Encontre, com justificativas:

1. A variação da entropia da máquina em um ciclo e a variação da entropia do universo para este processo.
2. O trabalho feito por uma máquina de Carnot que opera entre esses dois reservatórios absorvendo de calor da fonte de temperatura mais elevada.

Uma certa quantidade de massa de uma substância que se vaporiza à temperatura e tem calor latente de vaporização pode ser completamente vaporizada por dois processos: (i) em contato com um reservatório térmico a temperatura ; (ii) em contato com um reservatório térmico a temperatura . 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.

Um mol de um gás monoatômico ideal realiza o ciclo mostrado na figura. O processo é uma contração isotérmica reversível. São conhecidos e e sabe-se que e . Suponha conhecidas as relações entre , , e o número de graus de liberdade do gás. Calcule, com justificativas, em função apenas de e :(Observação: Não é necessário calcular valores numéricos para logaritmos.)

1. O trabalho líquido feito sobre o gás no ciclo, deduzindo as expressões utilizadas.
2. O calor transferido em cada etapa, deixando claro se este foi absorvido pelo gás ou cedido por ele.
3. O rendimento do ciclo.

Dois cilindros longos, finos, sólidos e idênticos são utilizados para conduzir calor de um reservatório quente para outro frio. Sabendo que na configuração à esquerda (na figura abaixo) a taxa de transferência de calor é , qual o valor da taxa de transferência de calor para a configuração da direita?

A energia interna de um sistema aumentou quando absorveu de calor. Foi realizado trabalho sobre ou pelo sistema? Qual o módulo do trabalho realizado?

1. Sobre o sistema, .
2. Pelo sistema, .
3. Sobre o sistema, .
4. Pelo sistema, .
5. Sobre o sistema, .

Qual é a origem do fator na equação ?

1. Ele é uma aproximação para .
2. Ele é obtido pela comparação das unidades de pressão e de massa específica.
3. Ele está relacionado ao número de dimensões do espaço.
4. Ele surge da integração de para obter-se a média.
5. Nenhuma das respostas anteriores.

Um cubo de gelo de massa e calor latente de fusão funde-se à temperatura ambiente de um dia de verão no Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é , 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 ? O resultado seria diferente se o cubo derretesse fornecendo-lhe apenas trabalho?

1. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
2. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
3. . Sim, pois a temperatura externa é . Não, pois a entropia é uma função de estado.
4. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.
5. . Sim, pois a temperatura externa é . Sim, pois a entropia depende da temperatura.