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?

Dois recipientes isolados, A e B, estão conectados por uma válvula inicialmente fechada. O recipiente A contém 1,0 mol de hélio (He ) e o recipiente B contém 3,0 mols de argônio (Ar ), ambos à mesma temperatura T e pressão P.
Sabendo que V_A = V e V_B = 3V , determine a variação total de entropia após a abertura da válvula e a completa mistura.

Durante uma aula sobre a Segunda Lei da Termodinâmica, um professor propõe aos estudantes a análise do desempenho de um refrigerador utilizado no armazenamento de reagentes no laboratório da instituição. O equipamento opera com potência elétrica constante de 360 W e mantém o compartimento interno à temperatura de – 3^o C , rejeitando calor para o ambiente do laboratório, cuja temperatura é 27^o C.
Para a análise, consideram-se dois cenários:

I. o refrigerador opera como um dispositivo reversível entre dois reservatórios térmicos ideais;

II. o coeficiente de desempenho do equipamento corresponde a 2/3 do valor máximo teoricamente possível (coeficiente de desempenho de Carnot) para as temperaturas envolvidas.


Admite-se regime estacionário, temperaturas constantes nos reservatórios térmicos e que toda a potência elétrica consumida seja convertida em trabalho mecânico do compressor. Considerando as temperaturas absolutas (em Kelvin) e um intervalo de 1,0 min de operação, assinale a alternativa correta que apresenta, respectivamente, a quantidade de calor retirada do compartimento interno (em ) nas situações I e II.

Por definição, motor de combustão interna são máquinas térmicas nas quais o calor recebido pelo ciclo tem origem em uma reação química de combustão, que ocorre dentro do motor. Desde o século XVIII, tem-se buscado construir motores a combustão com o melhor desempenho possível. Atualmente, os dois principais motores dessa natureza são os que operam com o ciclo Otto e no ciclo Diesel. Esses ciclos diferem, entre outras coisas, pela forma de fornecimento de energia para o início da combustão. Por um lado, no ciclo Otto, a ignição é introduzida por uma centelha produzida pelo sistema elétrico e se utiliza de combustíveis de baixa volatilidade (álcool e gasolina). Por outro lado, os motores de ciclo Diesel utilizam o óleo diesel ou outros óleos vegetais como combustível e a ignição ocorre pela compressão do ar na câmara de combustão.
A imagem mostra os diagramas P-V dos ciclos Diesel e Otto que funcionam em quatro tempos.






Com base nas leis da Termodinâmica e nos processos termodinâmicos envolvidos nesses dois ciclos, assinale a alternativa correta.

Um gás ideal sofre um processo no qual P = αV² 

Assinale a alternativa que indica o valor correto do trabalho realizado pelo gás ao expandir de V₀ até 2V₀

O aquecimento global é um fenômeno que tem gerado preocupação mundial devido aos seus potenciais impactos no planeta. Entre as diversas consequências, a elevação do nível do mar é uma das mais discutidas. Qual das alternativas abaixo apresenta um fator que contribui diretamente para a elevação do nível do mar no contexto do aquecimento global? 

Na operação de equipamentos para captação de vídeo, um dos aspectos mais importantes é o da luz, relacionando o conceito que no cinema é chamado de fotografia. Em um sistema de iluminação de três pontos, são utilizadas três fontes de luz: a principal, a de preenchimento e a contraluz. Sabendo que para a gravação de um vídeo institucional, foi solicitada pelo diretor a utilização de uma luz quente na contraluz, semelhante à luz de velas, a temperatura de cor de lâmpada que o técnico deverá instalar será de

Um professor de Física apresenta aos alunos a situaçãoproblema a seguir. “Um bloco de gelo a 0 °C é colocado em um calorímetro ideal contendo água líquida também a 0 °C.

O sistema é isolado termicamente do ambiente, mantido à pressão atmosférica e deixado em repouso por tempo prolongado.” Três alunos apresentam previsões diferentes:

• Aluno 1: “Nada acontecerá, pois ambos estão na mesma temperatura e não há diferença térmica para promover transferência de calor.”

• Aluno 2: “O gelo derreterá parcialmente, pois o estado líquido é termodinamicamente mais estável que o sólido à pressão atmosférica, mesmo a 0 °C.”

• Aluno 3: “Parte da água líquida congelará, pois o sistema busca o estado de menor energia interna, e o gelo possui menor energia interna que a água líquida à mesma temperatura.”

Do ponto de vista termodinâmico rigoroso, considerando as propriedades da água e os princípios das leis da Termodinâmica, o professor conclui corretamente que: 

Na análise termodinâmica de motores reais, frequentemente utiliza-se o conceito de processo politrópico, no qual PVⁿ = constante, onde n é o índice politrópico. Este modelo generaliza processos termodinâmicos básicos: n = 0 (isobárico), n = 1 (isotérmico), n = γ (adiabático), n → ∞ (isocórico).

Um professor ao lecionar termodinâmica avançada apresenta um ciclo termodinâmico composto por quatro processos politrópicos sucessivos formando um ciclo fechado: (1→2) expansão com n₁ = 1,2; (2→3) resfriamento com n₂ = 1,5; (3→4) compressão com n₃ = 1,3; (4→1) aquecimento com n₄.

Para que este ciclo seja termodinamicamente possível (retorne ao estado inicial), qual deve ser aproximadamente o valor de n₄, sabendo que P₁V₁¹'² = P₂V₂¹'², P₂V₂¹'⁵ = P₃V₃¹'⁵, P₃V₃¹'³ = P₄V₄¹'³?

Considerando que R represente a constante universal dos gases, se um mol de um gás ideal, que ocupa um volume inicial V, sofrer compressão isotérmica até atingir a metade do seu volume inicial (V/2), a variação de entropia desse gás será igual a

    Um mol de um gás ideal monoatômico está inicialmente em equilíbrio termodinâmico em um recipiente que é fechado e isolado termicamente. Acima do recipiente, há um êmbolo em repouso e em equilíbrio mecânico, mas que pode se mover livremente sem atrito, conforme a figura a seguir.



    Um corpo de massa igual à do êmbolo é colocado em cima deste, fazendo-o se mover até outro ponto de equilíbrio termodinâmico e mecânico, de modo que o êmbolo fica novamente em repouso, de acordo com a figura subsequente.



A partir das informações apresentadas e considerando que a compressão do gás ideal ocorra em um processo quase estático e adiabático e que todo o sistema esteja no vácuo, assinale a opção que corresponde à razão entre a temperatura do gás comprimido em equilíbrio e a temperatura inicial do gás. 

Julgue os itens a seguir:
I. Tetraedro do Fogo: é a combinação do combustível com o oxigênio na presença de uma fonte de calor, onde forma uma reação química em cadeia, a qual libera mais energia na forma de luz e mais calor.
II. Condução: é a forma pelo qual o calor é transmitido de corpo para corpo, ou seja, de molécula para molécula.
III. Convecção: quando o calor é transmitido através de uma massa ascendente aquecida de gases ou de líquidos, de baixo para cima, chamamos de corrente de convecção.
IV. Irradiação: É a transmissão do calor por meio de ondas caloríficas através do espaço, que se propaga em todas as direções e a intensidade dos corpos atingidos será relacionada com a distância que está da fonte do calor.
Estão CORRETOS:  

A Liofilização é um processo de desidratação de produtos em condições de pressão e de temperatura. Nesse processo, a água, previamente congelada passa do estado sólido diretamente para o estado gasoso. Essa mundança de estado da água é denominada:

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

Em um laboratório de testes de combustíveis e lubrificantes militares, um engenheiro projeta um sistema de aquecimento controlado para simular as condições de operação de um fluido hidráulico. O dispositivo consiste em um cano isolado termicamente, no interior do qual o fluido escoa com vazão volumétrica constante. Em uma seção do cano, o fluido atravessa um resistor elétrico de imersão que eleva sua temperatura de forma estável. Os resultados das medidas realizadas no teste foram resumidos na Tabela a seguir. Adotando-se a conversão 1,00 cal = 4,00 J e considerando- -se desprezíveis as trocas de calor entre o fluido e o cano, o valor da resistência elétrica do resistor, em Ω, utilizado nesse sistema é

As mudanças de estado físico da matéria ocorrem por variação de temperatura ou pressão. A passagem da água do estado líquido para o gasoso, quando ocorre de forma lenta, gradual e à temperatura ambiente (como uma roupa secando no varal ou uma poça d'água sumindo), é especificamente a: 

Um gás em recipiente recebe calor e se expande empurrando um êmbolo, realizando trabalho sobre o ambiente. Identifique a conversão de energia mais compatível:

A energia térmica pode ser transferida de um corpo com maior temperatura para outro com menor temperatura até que se atinja o equilíbrio térmico. Quando essa transferência de calor ocorre por contato direto entre os corpos ou entre suas partículas, o processo é denominado:

Um ourives recebeu a incumbência de transformar um objeto de prata 925 (uma liga com 92,5% de prata e 7,5 % de cobre) de 10 gramas num pequeno pingente. Para isso ele teve que derreter o objeto de modo a modelar a liga no formato do pingente. Sabendo que o calor específico da liga é 250 J/kg K, que o calor de fusão da liga é 100 kJ/kg, que o ponto de fusão da liga é 1200 K e que o objeto encontrava-se inicialmente à temperatura de 300 K, qual foi a quantidade mínima de energia utilizada pelo ourives para derreter o objeto?

Um gás num estado inicial A, possui uma pressão P_A e ocupa um volume V_A. Ele sofre uma expansão volumétrica à pressão constante, indo para um estado B, com P_B = P_A e V_B > V_A; neste processo ele realiza um trabalho de 50 J e recebe 100 J de calor. A seguir, ele passa do estado B para um estado C, mantendo o volume constante e a pressão indo para um valor P_C > P_B. No processo B – C observa-se que 20 J de calor saem do sistema. Nestas condições, podemos afirmar que a variação de energia interna no processo A – B – C vale: