Considere que você é professor de Física do IFCE e acompanha uma turma de Engenharia durante um experimento de Termodinâmica. O sistema consiste em um recipiente rígido e termicamente isolado, contendo n mols de um gás ideal monoatômico. No interior do recipiente, há uma resistência elétrica ligada a uma fonte externa. Durante o experimento, uma corrente elétrica percorre a resistência por determinado intervalo de tempo.
Observa-se que:
• o volume do gás permanece constante; • não há troca de calor com o meio externo (paredes adiabáticas); • a temperatura e a pressão do gás aumentam.
Alguns estudantes afirmam que o aumento da energia interna viola a forma usual da Primeira Lei da Termodinâmica, pois, segundo eles, como o volume não varia e o sistema é adiabático, teríamos simultaneamente W = 0 e Q = 0, implicando ∆U = 0.
Diante dessa argumentação, qual alternativa apresenta a explicação fisicamente correta que o professor deve fornecer?

Sobre as leis da termodinâmica, assinale a opção correta.

Considere as afirmativas relacionadas às Leis da Termodinâmica apresentadas a seguir. Registre V, para verdadeiras, e F, para falsas:
(__)A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que a variação da energia interna de um sistema depende apenas do calor trocado com o meio.
(__)A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que é possível construir uma máquina térmica que converta integralmente calor em trabalho, sem perdas ou efeitos adicionais.
(__)Em um sistema isolado, a entropia não diminui: ela aumenta em processos irreversíveis e permanece constante em transformações reversíveis.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 

A termodinâmica estuda as transformações de energia e a direção espontânea dos processos físicos, estabelecendo limites fundamentais para a conversão de calor em trabalho. Considerando as leis e processos termodinâmicos, analise as afirmativas a seguir:

I. Em um processo adiabático, não ocorre troca de calor entre o sistema e o meio externo, fazendo com que a variação da energia interna seja igual ao trabalho realizado.

II. A entropia de um sistema isolado pode diminuir espontaneamente durante um processo irreversível, desde que a temperatura interna permaneça constante e abaixo de zero grau.

III. O ciclo de Carnot define o limite máximo de eficiência teórica para qualquer máquina térmica que opere entre duas fontes de calor em temperaturas fixas distintas.

Está correto o que se afirma em: 

No laboratório de Física, foi realizado o seguinte experimento. Em um tubo de acrílico contendo ar e um pedaço de algodão, foi colocado um pistão, conforme a Figura 1. Em seguida, o laboratorista pressionou rapidamente o pistão para baixo, comprimindo o ar e fazendo com que o pedaço de algodão incendiasse, conforme a Figura 2.

Considerando o ar como um gás perfeito, assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas das frases a seguir.

O algodão pegou fogo porque o ar sofreu uma transformação ____________, na qual o(a) ____________ é convertido(a) em _____________ do(pelo) ar. Para essa transformação, a expressão da 1ª lei da termodinâmica pode ser representada assim: ____________. 

Analise as afirmativas abaixo sobre o funcionamento de uma máquina térmica e assinale a alternativa correta.

I. Uma máquina térmica diminui a entropia do universo gerando uma quantidade igual de calor e trabalho.

II. Teoricamente, a eficiência da máquina térmica de Carnot poderia chegar a 100% se a temperatura da fonte fria fosse 0 K.

III. Uma máquina térmica realiza trabalho e gera uma quantidade igual de calor em um processo cíclico.

IV. A eficiência de uma máquina irreversível normalmente é menor que a de uma máquina reversível operando nas mesmas condições.

V. A eficiência da máquina térmica de Carnot depende apenas da temperatura da fonte quente.

Um mol de gás ideal monoatômico passa pelo ciclo mostrado na figura abaixo. Assinale a alternativa que indica os valores corretos: do trabalho realizado quando o gás se expande de a até c pelo caminho abc; e da variação da energia interna em um ciclo completo, respectivamente. 

Um mol de um gás ideal cujo calor específico a volume constante é C_v(T) = a + bT, onde a e b são constantes conhecidas, é submetido a uma expansão reversível desde um estado inicial (P₁, V₁, T₁) até um estado final (P₂, V₂, T₂), com V₂ > V₁. Durante a expansão, a pressão varia com o volume segundo a lei: P = αV^-2 onde α é uma constante. Determine o trabalho realizado pelo gás e a quantidade de calor trocada.

Uma máquina térmica opera com 20% de eficiência, realizando 400 J de trabalho por ciclo. A fonte quente está a 500 K e a fria a 300 K. Qual a variação total de entropia  do universo por ciclo?

O diagrama apresentado de pressão versus volume a seguir representa uma expansão adiabática de um gás ideal. Sabe-se que a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante é igual a  = 1,4.




O valor do trabalho, em joules, desta expansão adiabática, é

Sobre os conceitos de calor e trabalho em Termodinâmica, analise os itens a seguir e assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso.

( ) O calor é uma forma de transferência de energia que ocorre exclusivamente devido a uma diferença de temperatura entre o sistema e o meio externo.
( ) O trabalho é uma forma de energia transferida associada à ação de forças sobre um sistema, podendo ocorrer mesmo sem variação de temperatura.
( ) Tanto o calor quanto o trabalho são propriedades de estado, dependendo apenas da condição inicial e final do sistema.
( ) Em um processo cíclico, a variação da energia interna do sistema é nula, mas pode haver troca de calor e realização de trabalho.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é 

Em uma explosão confinada, o perito criminal deve estimar a energia liberada para avaliar a potencialidade e o tipo de explosivo utilizado (por exemplo, deflagrante ou detonante).

Assinale a opção que representa o princípio da Termodinâmica que governa a conservação de energia e é aplicado no cálculo da energia liberada pela reação química da explosão, considerando o sistema (gases em expansão) e o ambiente.

Na investigação de uma explosão química, a perícia precisa caracterizar a capacidade destrutiva do material. O potencial explosivo está diretamente relacionado a grande e rápida liberação de energia.

Assinale a opção que apresenta, respectivamente, o parâmetro termodinâmico primário, que representa a energia térmica liberada pela reação de um explosivo sob pressão constante, e o tipo de reação característica da explosão.

Na termodinâmica, a variação da energia interna de um sistema é igual

Um sistema composto por um pistão com êmbolo móvel, ao ser aquecido, realiza uma expansão isobárica de 1 litro sob pressão de 2,0.10⁵ Pa. Se nessa transformação o gás recebeu 100 cal de calor, é correto afirmar que a variação da sua energia interna foi de
(Adote 1 cal = 4,2 J.)

Considere a seguinte transformação adiabática A→ B, sofrida por um mol de um gás ideal:

Considerando as temperaturas do gás nos pontos A e B, respectivamente: T_A = 200 K e T_B = 100 K; a pressão no ponto B: P_B = 2.10⁵ Pa; e o volume no ponto A: V_A = 2,0 litros, assinale a alternativa correta.

(Considere constante dos gases ideais: R = 8,3 J/mol.K.)

Durante uma aula prática sobre Termodinâmica, um professor de Física apresenta a seus alunos três experimentos distintos com um gás contido em um cilindro provido de pistão móvel, com o objetivo de discutir o princípio da conservação de energia em sistemas termodinâmicos.

Pondere que, em todas as situações, o sistema é ideal: o gás é perfeito, o cilindro e o pistão não trocam calor com o ambiente além do indicado, o atrito é desprezível.

Nos experimentos, o professor observa:

– Situação 1: O pistão se move lentamente enquanto o gás mantém temperatura constante.

– Situação 2: O cilindro é isolado termicamente, o gás se expande realizando trabalho sobre o pistão.

– Situação 3: O pistão é travado, impedindo a variação de volume, enquanto o gás recebe calor de uma fonte externa.

Com base nessas observações e na Primeira Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta.

 O que representa a elipse de erro em geodésia? 

A “matka”, como é chamado o pote de barro na Índia, é utilizada para conservar a água a uma temperatura menor do que a ambiente. A explicação para esse fenômeno é: