P2 de Física 2 da UFRJ - 2018.2

Assinale a afirmação incorreta:

(a) A entropia do gás ideal na expansão livre adiabática aumenta.

(b) O trabalho feito por um gás ideal na expansão livre adiabática é nulo.

(c) A energia do gás ideal é proporcional a .

(d) A temperatura do gás ideal não muda na expansão livre adiabática.

(e) Para o gás ideal temos para a energia interna que

Considere um recipiente com êmbolo que contém em seu interior uma quantidade fixa de gás ideal. Submetemos esse sistema a um processo termodinâmico, no qual o volume do gás é reduzido a um terço de seu volume inicial e a temperatura absoluta aumentada por um fator 1,5. Neste processo, a pressão do gás:

1. Aumenta por um fator 4,5.
2. Diminui por um fator 2.
3. Permanece constante.
4. Diminui por um fator 4,5.
5. Aumenta por um fator 2.

Um pequeno objeto de massa , a uma temperatura , é submerso em um reservatório com água a temperatura com Podemos supor que este processo irreversível ocorra a volume constante, sendo o calor específico a volume constante do objeto. Após ter atingido o equilíbrio térmico, a variação da entropia do objeto vale:

Considere os dois processos quase-estáticos reversíveis de um gás ideal, ilustrados na figura.

Qual das opções abaixo melhor descreve os processos?

1. são adiabático e isotérmico, respectivamente.
2. são isotérmico e adiabático, respectivamente.
3. Os dois podem ser adiabáticos.
4. Os dois podem ser isotérmicos

Uma máquina térmica opera segundo o ciclo conforme figura abaixo.

Assinale a ÚNICA alternativa correta:

(a) Qualquer outra máquina que opere entre não poderá ter rendimento maior que o desta.

(b) O rendimento dessa máquina é dado por

(c) O processo JK corresponde a uma compressão isotérmica.

(d) O trabalho realizado por essa máquina em um ciclo é .

Dentro de um calorímetro, uma certa quantidade de água quente, a , é misturada com outra quantidade de água, a temperatura ambiente de . Após algum tempo o sistema atinge o equilíbrio térmico. Seja a variação da entropia da porção de água quente, a variação da entropia da porção de água a temperatura ambiente e a variação da entropia do universo. Podemos afirmar que:

Um sistema pode ser levado de um estado de equilíbrio termodinâmico a outro pelo caminho 1 ou pelo caminho 2, indicados na figura. Seja a variação da energia interna, 1 o trabalho realizado e o calor absorvido quando for usado o caminho 1. Analogamente, sejam , as respectivas grandezas para o caminho 2.

Podemos afirmar que:

Um cilindro fechado por um êmbolo móvel, contém uma certa quantidade de vapor. O sistema esquenta ao absorver de energia. O vapor varia seu volume em à pressão constante de . Considerando que o processo ocorre próximo ao equilíbrio, determine a variação de energia interna do vapor.

Um reservatório contém dois moles do gás , monoatômico e com massa molar , a uma temperatura . Um outro reservatório, idêntico ao primeiro, contém dois moles do gás , diatômico e com massa molar , também a temperatura . Os gases são aquecidos até que ambos atinjam a mesma temperatura . Nestas condições, se comportam como gás ideal. Considere as seguintes afirmações:

I. A energia cinética média de translação das moléculas de é a mesma que das moléculas de , tanto a temperatura como a temperatura .

II. A quantidade de calor fornecida ao para elevar sua temperatura de para foi menor que a necessária para o .

III. A variação da energia interna do é igual a da energia interna do , ao elevar suas temperaturas de para .

IV. O valor médio do quadrado da velocidade das moléculas de é maior que o valor médio do quadrado da velocidade das moléculas de He, tanto a temperatura como a temperatura .

As afirmações corretas são as seguintes:

1. I, II e IV
2. I e II
3. I, II e III
4. I e IV

Uma máquina térmica usa, como fluido de trabalho, dois moles de um gás ideal diatômico, cuja capacidade térmica molar vale . O gás é submetido aos seguintes processos reversíveis:

Uma compressão adiabática, partindo de uma temperatura e de um volume , até que seu volume se reduza a metade, no estado .

Uma expansão isotérmica, do estado até o estado , onde seu volume retorna ao valor inicial.

( Um resfriamento isocórico, até que sua temperatura volte ao valor inicial, fechando assim o ciclo.

1. Determine temperatura do gás no estado .
2. Determine o calor transferido ao gás em cada uma das etapas.
3. Determine a variação da entropia do gás em cada uma das etapas.
4. Dado que o valor da entropia no estado vale , faça um esboço deste ciclo num diagrama , deixando claro cada uma das etapas.

Atenção: Deixe suas respostas em termos de e . Se achar conveniente, use que