Questões de Física - 1ª Lei da Termodinâmica para Concurso
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Durante uma conversa com seus alunos sobre dieta, metabolismo e gasto calórico, uma professora de Biologia escuta o seguinte comentário:
“Professora, não adianta tentar emagrecer, pois, mesmo sem ingerir qualquer alimento e fazer exercício físico, eu continuo engordando!”
Compreendendo o “ingerir alimento” como único
recebimento de energia, pode-se concluir que tal
afirmação contraria qual das leis a seguir?
Um gás, com um volume inicial V, uma energia interna U e uma pressão P, expande-se isobaricamente até um volume final 2V, alcançando uma energia interna 2U. A expansão está representada abaixo.
Após a análise do gráfico, o calor absorvido pelo gás, nesta expansão, é:
A figura abaixo apresenta um recipiente cilíndrico com um êmbolo, ambos feitos de material cuja capacidade térmica é desprezível. O atrito pode ser desconsiderado entre o êmbolo e as paredes do cilindro. Pendurado ao êmbolo, em equilíbrio, há um corpo suspenso por um fio. No interior, o cilindro armazena, sem escape, um gás ideal que ocupa um volume de 5 litros, estando à temperatura de 300 K e com pressão de 0,6 atm.
Em determinado instante o fio é cortado e após o gás reencontrar seu equilíbrio termodinâmico de maneira
natural, os valores de suas variáveis de estado V, P e T serão:
O cotidiano é repleto de máquinas térmicas: automóveis com motor de combustão interna, aparelhos de ar condicionado e refrigeradores. A figura abaixo representa o diagrama pV de uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Brayton, esquematicamente análogo a um refrigerador.
Considerando o diagrama pV representado na figura, avalie as afirmativas:
I A área da região delimitada pela curva da figura é igual ao trabalho realizado sobre o gás para extrair calor F (Q ) de um reservatório frio e rejeitar uma quantidade maior de calor (Q ) Q para o reservatório quente.
II O gás deve sofrer uma expansão adiabática no processo de 2 para 1 para que sua temperatura fique abaixo da temperatura do reservatório frio.
III O gás deve sofrer uma compressão adiabática no processo de 4 para 3 para que sua temperatura fique acima da temperatura do reservatório quente.
Das afirmativas feitas, está(ão) correta(s):
A primeira lei da termodinâmica pode ser considerada como outra forma de enunciar a lei da conservação da energia, ou seja, a variação de energia de um sistema é igual à diferença entre a energia recebida pelo sistema e a energia fornecida por um sistema. A respeito da primeira lei da termodinâmica, julgue o próximo item.
Um gás é aquecido e descreve uma reta vertical em um
diagrama PV do estado inicial (2,0 · 105 Pa e 4 m3
) ao
estado final (5,0 · 105 Pa e 3 m3
). O trabalho realizado
pelo gás sobre o ambiente é de 900 kJ.
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