Questões de Concurso
Sobre 2ª lei da termodinâmica - ciclo de carnot e máquinas térmicas em física
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“É impossível construir uma máquina térmica que opere em ciclos e tenha como único efeito retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.”
A partir dessa formulação, é correto inferir que
Considerando as aplicações do Ciclo de Carnot para a Segunda Lei da Termodinâmica, analise as afirmativas a seguir:
I. O ciclo de Carnot é um motor térmico, que pode ser representado por transformações isotérmicas e adiabáticas.
II. É possível realizar trabalho por meio de um motor térmico operando com apenas uma fonte de calor.
III. Uma transformação cujo único resultado final seja transferir calor de um corpo a uma dada temperatura para outro corpo a uma temperatura mais alta é impossível.
Nesse contexto, pode-se afirmar:
Em indústrias e usinas, o calor residual gerado por processos como combustão, reações químicas ou exaustão representa uma fonte energética normalmente desperdiçada. Tecnologias modernas buscam converter esse calor em eletricidade, elevando a eficiência. Levando isso em consideração, suponha que uma usina utilize o calor residual de determinado processo, correspondente a 1.500 J, proveniente de uma fonte quente a 428 K, para movimentar uma máquina térmica, a qual funciona realizando o ciclo de Carnot. Suponha, ainda, que essa máquina descarte parte do calor recebido em um reservatório frio a 300 K e considere que todo o calor residual recebido seja aproveitado no ciclo ideal, sem perdas adicionais.
O rendimento dessa máquina e o trabalho por ela realizado, em joules, correspondem, respectiva e aproximadamente, a
I. O ciclo de Carnot é aquele que apresenta rendimento de 100%.
II. Em toda transformação gasosa há variação da energia interna.
III. Se um gás realiza uma transformação isobárica, então necessariamente haverá variação de seu volume.
IV. Em transformações isocóricas, não há realização de trabalho.
V. O ciclo de Carnot é composto por duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas.
Com base na análise das trajetórias e nas características de cada ciclo termodinâmico, qual das alternativas abaixo apresenta corretamente a relação comparativa entre esses rendimentos?
Com base nessa situação hipotética e considerando o conteúdo máquinas térmicas, julgue o item seguinte.
Nesse caso, é correto afirmar que o calor absorvido (Qq) da fonte quente por ciclo é de 800 J.
Com base nessa situação hipotética e considerando o conteúdo máquinas térmicas, julgue o item seguinte.
Nesse caso, é correto afirmar que o rendimento máximo (Carnot) dessa máquina é 50%.
Denominado ciclo de Otto, o diagrama permite identificar as várias transformações ocorridas durante um ciclo do motor. Sobre os processos representados, é correto afirmar que _________ é uma transformação do tipo _________.
As lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por:

A variação de entropia por mol de fluido de trabalho no processo CA é igual a - 5/2 R ln 3, em que R corresponde à constante universal dos gases.

A diferença entre o calor fornecido ao motor e o calor perdido por ele em um ciclo é menor que a metade da energia interna do fluido de trabalho no estado termodinâmico, representado pelo ponto A no diagrama P×V.
Fonte: FUNCERN, 2025.
O ciclo possui quatro etapas bem definidas apresentadas a seguir.
AB - compressão isotérmica
BC - compressão adiabática
CD - expansão isotérmica
DA - expansão adiabática
De acordo com as informações apresentadas e considerando os princípios norteadores da termodinâmica, é correto afirmar que:
O ciclo considerado ideal ou de maior rendimento teoricamente possível é o Ciclo de Carnot, representado na Figura num gráfico Pressão versus Volume, sendo Q o calor trocado e T a temperatura.
Disponível em https://blog.stoodi.com.br/blog/quimica/ciclo-de-carnot/. Acesso em 06/05/2025. Adaptado.
No trecho AB ocorre uma transformação __________, enquanto no trecho BC ocorre uma transformação__________.
Em sequência, as palavras que completam corretamente essas lacunas são:
Adote: π = 3
As máquinas à vapor começaram a ser utilizadas no século XVII e até hoje os princípios de sua utilização continuam atuais. Seu funcionamento se baseia na queima de um combustível em uma fornalha para aquecer a água de uma caldeira. Ao entrar em ebulição a água origina vapor que, em alta pressão é conduzido a um cilindro contendo um pistão, que faz girar uma roda. Após passar pelo cilindro, o vapor é resfriado no condensador e retorna à caldeira para iniciar um novo ciclo. A ilustração a seguir representa o funcionamento de uma máquina térmica a vapor.

(https://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/maquina-a-vapor/Adaptado)
Nesse ciclo de máquina térmica, transformação de energia e mudança de estado físico são observados, respectivamente, em