Questões Militares de Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas

O Ciclo de Carnot, proposto no século XVIII pelo físico e engenheiro Nicolas Leonard Sadi Carnot, consiste em uma sequência de transformações gasosas, na qual uma máquina térmica, operando entre duas fontes térmicas, alcança rendimento máximo se operar em um ciclo totalmente reversível, independentemente da substância utilizada. Considerando o Ciclo de Carnot para um gás ideal, assinale a alternativa correta.

Considere uma máquina térmica que opera um ciclo termodinâmico que realiza trabalho.

A máquina recebe 400 J de uma fonte quente cuja temperatura é de 400 K e rejeita 200 J para uma fonte fria, que se encontra a 200 K. Neste ciclo a máquina térmica realiza um trabalho de 200 J.

• Analisando o ciclo termodinâmico exposto acima conclui-se que a máquina térmica é um ..I.. .

• Essa máquina térmica ..II.. a 1ª Lei da Termodinâmica.

• O rendimento desta máquina é ..III.. a 50%.

A opção que corresponde ao preenchimento correto das lacunas (I), (II) e (III) é:

Um pistão de massa desprezível ligado a uma mola ideal relaxada, de constante elástica k = 2000 N/m, fecha um cilindro de área de secção transversal S = 0,01 m² que contém 10 L de determinado gás ideal a uma pressão de 1 atm, a uma temperatura de 27 ºC. Quando o sistema é aquecido a 327 ºC, o pistão, empurrado pelo gás, move-se para cima, comprimindo a mola até uma nova posição de equilíbrio.

Desprezando todos os atritos e considerando 1 atm = 10⁵ Pa, o deslocamento vertical h sofrido pelo pistão até atingir a posição final é de, aproximadamente,

O diagrama P x V ao lado ilustra uma sequência de processos termodinâmicos executada por um gás ideal monoatômico, passando pelos pontos A, B, C e D, caracterizados pelos valores de pressão e volume apresentados no diagrama. Tendo em vista as informações apresentadas no diagrama, considere as seguintes afirmativas:


1. O processo A → B é isométrico. 2. Os pontos C e D estão à mesma temperatura. 3. O trabalho realizado pelo gás no processo B → C é nulo. 4. O processo C → D é isobárico.
Assinale a alternativa correta.

Considere uma máquina térmica X que executa um ciclo termodinâmico com a realização de trabalho. O rendimento dessa máquina é de 40% do rendimento de uma máquina Y que funciona segundo o ciclo de Carnot, operando entre duas fontes de calor com temperaturas de 27 °C e 327 °C. Durante um ciclo, o calor rejeitado pela máquina X para a fonte fria é de 500 J, então o trabalho realizado neste ciclo é de