As leis da Termodinâmica estabelecem princípios fundamentais sobre as transformações de energia em sistemas físicos, permitindo analisar processos como trocas de calor, realização de trabalho e funcionamento de máquinas térmicas. Nesse contexto, os conceitos de transformações reversíveis, irreversíveis e cíclicas são essenciais para a descrição termodinâmica dos sistemas. Considerando os princípios da Termodinâmica, analise as seguintes afirmações referentes a um gás ideal.

I. Uma transformação irreversível é aquela na qual não é possível retornar o sistema e suas vizinhanças aos estados iniciais sem que ocorram modificações permanentes no meio externo.
II. Em uma transformação cíclica, a variação da energia interna do sistema é nula sempre que o sistema retorna ao ponto inicial, pois essa grandeza depende apenas do estado termodinâmico desse sistema.
III. Mesmo operando de forma reversível entre duas fontes térmicas, mantidas a temperaturas distintas, uma máquina térmica não pode converter integralmente o calor recebido em trabalho.

Sobre as assertivas, é correto afirmar que são verdadeiras

Ao nível do mar, o calor latente de vaporização da água é igual a 540 cal/g. Isso significa que 1 g de água líquida, na temperatura de ebulição, transforma-se em vapor de água nessa mesma temperatura ao absorver uma quantidade de calor igual a 540 cal. Nessas condições, para que 250 g de água líquida sejam transformados em vapor de água, são necessárias 

A Segunda Lei da Termodinâmica estabelece limitações fundamentais aos processos de conversão de energia e introduz o conceito de entropia como grandeza associada à irreversibilidade dos fenômenos naturais.

Com base nessa lei e em suas aplicações, assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo.

( ) A Segunda Lei da Termodinâmica proíbe a existência de qualquer processo que converta integralmente calor em trabalho útil, sem que haja outras transformações ou transferências de energia.
( ) A entropia de um sistema isolado jamais pode diminuir, sendo constante apenas em processos reversíveis ideais.
( ) Nenhuma máquina térmica real, operando entre duas fontes térmicas, pode ter eficiência maior do que a de uma máquina de Carnot operando entre as mesmas fontes.
( ) A variação de entropia de um sistema isolado está diretamente relacionada ao caráter espontâneo e ao sentido natural dos processos termodinâmicos.

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

A figura a seguir, em que P é pressão e V é volume, representa um processo termodinâmico onde um gás ideal passa por duas transformações sucessivas A →  B →  C. No estado A, a temperatura é T_A = 300 K.



Sabendo que a quantidade de gás permanece constante durante o processo, a temperatura final, T_C, é de 

Para aquecer um pouco de água, uma pessoa, em uma cidade no nível do mar, coloca 0,2 kg de água a 20 ºC em uma xícara dentro de um forno de micro-ondas de 1200 W de potência e programa o forno para o tempo de um minuto e quarenta segundos. Adotando o valor de 4 × 10³ J/(kg · ºC) para o calor específico da água e considerando que apenas 50% da energia elétrica consumida por esse forno são utilizados para aquecer a água, ao final do tempo programado a água na xícara terá atingido a temperatura de

O motor principal do BGM1, responsável pelo procedimento de pouso, opera a uma temperatura de 2462 ºF. As correspondências de temperaturas para as escalas Celsius e Fahrenheit são apresentadas na tabela:

Considerando as correspondências entres as escalas Celsius e Fahrenheit, o motor do BGM1 opera, em graus Celsius, a uma temperatura de

O etanol anidro é uma das principais apostas do Brasil para combustíveis sustentáveis. Em uma experiência, uma amostra de 100 g dessa substância foi aquecida e a curva de aquecimento obtida é mostrada no gráfico, no qual T é a temperatura, em ºC, e Q é a quantidade de calor recebida, em kcal.

A quantidade de calor absorvida por uma substância durante seu processo de aquecimento sem mudanças de fase pode ser determinada pela fórmula Q = m•c•ΔT, na qual c é o calor específico da substância. Na experiência, o calor específico do etanol anidro líquido obtido é igual a:

Em um dia quente, um ciclista mediu a pressão dos pneus de sua bicicleta antes de iniciar um treino em uma estrada, obtendo o valor P₀ . Após pedalar continuamente por 30 minutos, com o ar dentro dos pneus mais quente do que no início, mediu novamente a pressão dos pneus, obtendo o valor P₁ . Considerando o ar como um gás ideal e sabendo que o volume dos pneus permaneceu constante durante todo o treino, o valor de P₁ é

Alguns cubos de gelo feitos de água pura foram retirados de um freezer a uma temperatura θ < 0 ºC e deixados dentro de um copo inicialmente vazio, à temperatura ambiente, sobre uma pia de uma cozinha, no nível do mar. A imagem mostra esses cubos durante o processo de fusão, em que coexistem os estados sólido e líquido da água dentro do copo.


(Imagem gerada por IA. https://designer.microsoft.com. Adaptado.)

Nessa situação, o sistema está a uma temperatura 

Para muitas pessoas, um ovo perfeitamente cozido tem uma gema cremosa e uma clara firme. A gema atinge uma textura cremosa a 65 °C, mas a clara fica totalmente firme a 85 °C.
Métodos comuns de cozimento frequentemente resultam em um ovo com clara e gema duras (1), um ovo com clara dura e gema cremosa (2) ou um ovo com clara e gema cremosas (3).
Pesquisadores da Universidade de Nápoles, entretanto, perceberam que alternar o cozimento dos ovos em água a 100 °C e 30 °C a cada dois minutos, totalizando 32 minutos (4), faz com que as duas regiões do ovo (clara e gema) respondam de formas diferentes às temperaturas alternadas. Aplicando o método estudado (4), a temperatura da clara oscila antes de finalmente se estabilizar em torno de 85 °C, enquanto a temperatura da gema sobe lentamente até atingir 67 °C, quando chega à consistência desejada.
A figura a seguir compara o ovo cozido para cada um dos métodos descritos.




Di Lorenzo, E., Romano, F., Ciriaco, L. et al. “Periodic cooking of eggs”. Commun Eng 4, 5 (2025). Adaptado.

Suponha que, em cada método de cozimento, cada parte do ovo (clara e gema) seja aquecida de uma temperatura inicial de 20 ºC até as respectivas temperaturas finais apresentadas na figura. A quantidade de calor total recebida Qn pelo conjunto gema + clara para o método de cozimento (n = 1, 2, 3, 4), em ordem crescente, é:

O gás monóxido de dinitrogênio é empregado como agente analgésico e anestésico. Em um hospital dispõe-se de um reservatório de volume interno de 4,0 L contendo 8,8 g desse gás mantido a 300 K.
A pressão, em atmosferas, desse gás no interior do reservatório corresponde a:

Em uma linha de envase, atuadores pneumáticos operam em ciclos repetitivos para empurrar frascos. Em um teste de rotina, sensores registram o comportamento de uma câmara pneumática preenchida com gás ideal para verificar se a energia por ciclo é compatível com a potência do conjunto. O ciclo observado é representado no diagrama P × V a seguir, com contorno retangular, composto por duas etapas isobáricas e duas isocóricas.




Diagrama P-V.

Elaboração própria. As pressões alternam entre 1,0 atm e 2,5 atm, enquanto os volumes variam entre 2,0 L e 6,0 L nos trechos isocóricos. O percurso do ciclo é horário. Perdas mecânicas ou térmicas devem ser desprezadas e deve-se adotar que 1 atm = 1,0 × 10⁵ Pa; 1L = 1,0 × 10^–3 m³ .
O trabalho líquido realizado pelo gás por ciclo, em joules, é igual a:

Um inventor apresentou proposta de uma máquina térmica que opera em ciclos entre dois reservatórios: um a –33 °C e outro a 227 °C. Em cada ciclo, a máquina recebe 3,0 kJ de calor do reservatório quente.

É correto afirmar que o rendimento real da máquina apresentada

Em um experimento para observação do comportamento dos gases, um professor levou para a escola dois balões idênticos, resistentes, flexíveis e preenchidos com iguais volumes do gás hélio. Após a medida dos diâmetros dos balões pelos estudantes e a constatação de que os volumes eram iguais, o professor manteve um dos balões à temperatura ambiente de 25 °C, enquanto o segundo foi levado para dentro de uma geladeira com temperatura menor que 5 °C e mantido por tempo suficiente até observação de alteração do volume.

De acordo com a teoria cinética dos gases, é correto afirmar que o volume do balão mantido na geladeira é

As figuras 1 e 2 representam o circuito elétrico do indicador do nível de combustível de um veículo. Esse indicador possui uma boia de plástico que flutua no combustível, dentro do tanque, e está conectada a uma barra de metal. A outra ponta dessa barra desliza sobre um resistor de resistência variável (reostato). Quando o tanque está cheio (figura 1), apenas uma pequena porção do resistor faz parte do circuito. Quando o tanque está vazio (figura 2), uma grande porção do resistor faz parte do circuito.



A bateria do veículo faz circular uma corrente elétrica por esse circuito, que é usada para aquecer uma lâmina bimetálica constituída por dois metais, A e B, que, quando aquecida, se curva e desloca o ponteiro do mostrador, conforme a figura 1.

À medida que o combustível vai sendo utilizado, a intensidade da corrente elétrica que passa pelo reostato vai ________ e, para que esse indicador funcione como descrito na figura, o coeficiente de dilatação térmica do metal A da lâmina bimetálica deve ser ___________ coeficiente de dilatação térmica do metal B.

As lacunas do texto são preenchidas, respectivamente, por:

Um calorímetro de capacidade térmica desprezível contém 200 g de água a 25 °C. Coloca-se 100 g de gelo a –20 °C.

Considere que não há troca de calor com o meio externo, o calor específico da água c_a = 1,0 cal/g °C, o calor específico do gelo c_g = 0,5 cal/g °C e o calor latente de fusão do gelo L_f = 80 cal/g.
Atingido o equilíbrio térmico, a massa de água existente no calorímetro é

Q representa a quantidade de calor necessária para aquecer quatro litros de água, originalmente a 10^oC, até que ela atinja 50^oC. Q2 denota a quantidade de calor para aquecer dois litros de água de 10^oC até 90^oC.

A razão Q₂/Q é:

Dois blocos de massas idênticas, um de alumínio (Al) e outro de ferro (Fe), são aquecidos em um forno até atingirem a mesma temperatura. Eles são retirados e, separadamente, resfriam-se até atingir a temperatura ambiente. Q_AL e Q_Fe denotam as respectivas quantidades de calor que cada bloco liberou no seu processo de resfriamento. Considerando que o calor específico do alumínio é o dobro do calor específico do ferro, a razão Q_AL/Q_Fe é:

Uma dada solução aquosa a 100 °C apresenta o equilíbrio químico A(aq) = B(aq). A quantidade inicial de A(aq) corresponde a 1,0 mol, e a constante de equilíbrio dessa reação é igual a 1,0. A essa solução é fornecida uma quantidade de energia igual a 540 cal por segundo, e a quantidade inicial de água na solução é igual a 1000 g.

Considere que: (i) o volume das substâncias A e B é desprezível em relação ao volume da solução; (ii) o equilíbrio é atingido muito rapidamente; (iii) as substâncias A e B não são voláteis; e (iv) toda a energia é utilizada para ebulição do solvente.

Assinale a alternativa que melhor representa o tempo gasto, em segundos, para que a temperatura da solução aumente em 1,04 °C.

Dados:

K (ebulioscópica) da água = 0,52 °C·kg·mol⁻¹

Δ H_ebulição(H₂O) = 540 cal·g⁻¹.

Considere duas barras X e Y, com 200 g cada, compostas por materiais hipotéticos distintos. Com o objetivo de determinar o calor específico de cada material, foram realizados os dois experimentos isobáricos a seguir:

Experimento 1: As barras X e Y, inicialmente a 230 °C, foram colocadas simultaneamente em um mesmo recipiente isolado (m = 500 g e C_p = 0,1 cal·g⁻¹·°C⁻¹), que continha água (m = 350 g e C_p = 1,0 cal·g⁻¹·°C⁻¹), inicialmente a 25 °C.

Experimento 2: A barra X, inicialmente a 260 °C, e a barra Y, inicialmente a 185 °C, foram colocadas simultaneamente no mesmo recipiente isolado, que continha os mesmos 350 g de água, inicialmente a 25 °C.

Sabendo que, no início do experimento, a água e o recipiente se encontravam na mesma temperatura e que, em ambos os experimentos, o equilíbrio térmico foi atingido a 30 °C, assinale a alternativa que apresenta o calor específico (em cal·g⁻¹·°C⁻¹) dos materiais X e Y, respectivamente.