P2 de Física 2 da UFRJ - 2019.1

Uma dada quantidade de calor é absorvida por uma máquina térmica a partir de um forno a uma taxa de . Se o calor que a máquina rejeita é absorvido por um rio a uma taxa de , a eficiência térmica da máquina é:

(a)

(b)

(c)

(d) Nenhuma das respostas.

Uma certa quantidade de um gás ideal monoatômico é submetida ao seguinte ciclo, ilustrado na figura:

• : Uma expansão livre adiabática (ELA).

• : Uma redução isobárica de volume (IB).

• : Um aumento isocórico de pressão (IV).

Com relação à energia interna U em cada estado e ao calor total QT trocado no ciclo podemos afirmar que:

(a) .

(b) .

(c) .

(d) .

Considere as seguintes afirmações:

1. Podemos sempre expressar a energia interna de um gás de uma substância qualquer num dado estado termodinâmico em função de sua temperatura e de sua pressão, .
2. Em qualquer processo adiabático o calor trocado é nulo e, consequentemente, a variação da entropia é zero.
3. As moléculas de duas amostras de gás ideal, de massas e , à mesma temperatura , sendo , tem a mesma energia cinética média, mas velocidades quadráticas médias diferentes.
4. De acordo com a interpretação estatística da Segunda Lei da Termodinâmica, certos processos são tão improváveis que na prática nunca acontecem.

As afirmativas CORRETAS são:

(a) Somente a IV.

(b) I, III e IV.

(c) Todas.

(d) Nenhuma.

(e) I, II e IV.

(f) III e IV.

A figura abaixo mostra três possíveis expansões de um gás ideal monoatômico, que encontra-se inicialmente no estado (cujo volume é ) para os estados finais , ou , todos de volume , através de três processos reversíveis diferentes: -Transformação isobárica; -Transformação isotérmica e -Transformação adiabática.

Sobre tais processos é INCORRETO afirmar que:

(a) A maior variação do módulo da energia interna do gás ocorre no processo adiabático.

(b) No processo isotérmico todo trabalho é transformado em calor.

(c) O trabalho realizado pelo gás é menor no processo adiabático.

(d) A maior troca de calor se dá no processo isobárico.

(e) As temperaturas finais terão a relação .

Considere uma molécula de um gás diatômico que ocupa um volume e está submetido a uma temperatura extremamente alta. De acordo com o Princípio da Equipartição da Energia, seu calor específico molar, ou capacidade térmica molar, a volume constante será:

(a)

(b)

(c)

(d)

Um mol de um gás ideal monoatômico ao ser expandido realiza um trabalho de e ganha de calor. Podemos afirmar que a expansão deste gás pode ser:

(a) Expansão livre.

(b) Isovolumétrica (ou isocórica) reversível.

(c) Isotérmica reversível.

(d) Adiabática reversível.

(e) Isobárica reversível.

Um mol de gás ideal, com calor específico molar a volume constante , é submetido à seguinte sequência de processos REVERSÍVEIS:

• Compressão adiabática do estado inicial para o estado;

• Expansão isobárica do estado ao estado ;

• Expansão adiabática do estado ao estado ;

• Diminuição de pressão, a volume constante, do estado ao estado .

1. Desenhe o diagrama PV do ciclo ESPECIFICANDO AS CURVAS CORRESPONDENTES A CADA ETAPA E A ORIENTAÇÃO DO CICLO.

2. Calcule o calor trocado (INDICANDO SE FOI ABSORVIDO OU CEDIDO) pelo sistema em cada etapa em termos das temperaturas nos estados , , e , de e, se necessário, da constante universal dos gases.

3. Calcule o trabalho realizado pelo sistema em cada etapa, em termos das mesmas variáveis.

4. Este ciclo descreve um motor ou um refrigerador? Calcule o rendimento, caso seja um motor, ou o coeficiente de desempenho , caso seja um refrigerador, em termos das mesmas quantidades do item anterior.

Um mol de um gás ideal é submetido a um ciclo reversível consistindo de duas ADIABÁTICAS e duas ISOCÓRICAS, como mostra o diagrama na figura.

Marque a opção que melhor representa o MESMO ciclo em um diagrama .

Considere as seguintes afirmações:

. A variação da pressão de um gás ideal num processo isocórico é proporcional à variação de sua temperatura.

. Em processos isobáricos reversíveis a entropia de um gás ideal varia com o logaritmo da temperatura.

. A energia interna de um gás ideal depende somente de seu volume.

Marque a alternativa CORRETA:

(a) Nenhuma.

(b) Apenas e .

(c) Apenas e .

(d) Apenas .

(e) Apenas e .

(f) Apenas .

Considere a quantidade , onde é a energia interna de um gás ideal, a sua temperatura e a sua entropia. Numa expansão adiabática livre podemos afirmar que a variação de será:

(a) Negativa, pois a energia interna e a temperatura do gás são constantes e a entropia aumenta.

(b) Negativa, pois a temperatura do gás é constante e a energia interna e a entropia aumentam.

(c) Nula, pois a energia interna, a temperatura e a entropia do gás permanecem constantes.

(d) Nula, pois a varação da energia interna do gás é positiva, a temperatura é constante e a variação da entropia é positiva de tal forma que . (e) Positiva, pois a energia interna e a temperatura do gás permanecem constantes e sua entropia diminui.