P2 de Física 2 da UFRJ - 2019.2

Pretende-se submeter uma certa quantidade de um gás ideal aos seguintes processos:

I - Um processo adiabático reversível onde a energia interna do gás permaneça constante.

II - Uma diminuição de volume a pressão constante, onde a temperatura aumente.

III - Um processo onde todo o calor recebido pelo gás se converta em trabalho.

IV - Um processo onde todo o calor fornecido se converta em energia interna do gás.

Os seguintes processos são impossíveis, de acordo com as leis da termodinâmica:

(a) Somente I e II

(b) Somente I, II e III

(c) Somente II e III

(d) Somente I, II e IV

Uma certa quantidade de um gás ideal monoatômico (n moles) está inicialmente à temperatura . Lentamente, sua pressão e seu volume aumentam até dobrarem de valor, de modo que o sistema percorre uma reta no diagrama . Um aluno calculou um calor específico molar para este processo e o chamou de . Indique o ordenamento correto quando o valor de é comparado com e :

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Considere dois processos reversíveis distintos que levam um gás ideal de um estado inicial para um estado final que consistem de:

I - Uma expansão isotérmica.

II - Uma expansão adiabática seguida de uma expansão isobárica.

Quanto à variação de energia interna, trabalho realizado pelo gás e calor recebido pelo gás, pode-se dizer que:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma certa quantidade de um gás ideal, inicialmente num estado com temperatura e volume , sofre uma expansão adiabática livre de forma que seu volume passa a ser . Depois disso, utilizando-se de um processo adiabático reversível, o gás é levado a um estado com temperatura e volume . Podemos afirmar que:

(a)

(b)

(c)

(d) Nenhuma das respostas

Em uma sala a temperatura ambiente há dois gases misturados, e , em equilíbrio térmico e sem reagirem quimicamente. Sobre as características desses dois gases são feitas as seguintes afirmações:

I - Como as moléculas do gás oxigênio são mais pesadas do que as moléculas do gás hidrogênio a energia cinética média das moléculas de é menor.

II - Como as moléculas do gás oxigênio são mais pesadas do que as moléculas do gás hidrogênio a velocidade média das moléculas de é menor.

III - A capacidade térmica a volume constante do gás é maior que a capacidade térmica a volume constante do gás

As afirmativas corretas são:

(a) Somente I e II.

(b) Somente II e III.

(c) Somente I e III

(d) Somente a II.

(e) I, II e III.

Um mol de um gás ideal monoatômico é levado do estado inicial com volume e temperatura ao estado final com volume e temperatura por um processo irreversível. A variação da entropia neste processo vale:

(a

(b)

(c)

(d)

Uma amostra com moles de um gás ideal com calor específico molar a volume constante é levado de um estado com temperatura e volume a outro , com volume , sendo , através de um processo adiabático reversível.

a) Calcule o trabalho feito pelo sistema durante o processo.

b) Calcule a variação da entropia durante o processo.

Um youtuber diz ter inventado 4 máquinas. Todas operam entre os mesmos 2 reservatórios de calor, a e a . O calor trocado por cada máquina com o reservatório a temperatura alta () e com o reservatório a temperatura baixa () e o trabalho realizado () por cada máquina em um ciclo são:

Considere as seguintes afirmações sobre a violação da Primeira e da Segunda Leis da Termodinâmica:

(I) Apenas as máquinas 1 e 2 violam a 1ª Lei.

(II) Apenas as máquinas 2 e 3 violam a 2ª Lei.

(III) Apenas a máquina 2 viola a 2ª Lei.

(IV) Apenas a máquina 4 viola a 2ª Lei.

(V) Apenas a máquina 3 é viável.

Estão corretas:

(a) Apenas as afirmativas I e II.

(b) Apenas as afirmativas I e V.

(c) Apenas as afirmativas IV e V.

(d) Apenas as afirmativas I e III.

Uma amostra com moles de um gás ideal cujo calor específico molar a volume constante vale realiza o ciclo ilustrado no diagrama abaixo.

a) Faça um esboço do ciclo acima em um diagrama , indicando os estados , bem como a pressão e o volume de cada estado em função de e .

b) Determine o calor envolvido em cada etapa do ciclo.

c) Determine o trabalho total realizado no ciclo.

d) Este ciclo representa uma máquina térmica ou refrigerador?

Justifique a sua resposta.