Questões de Concurso Sobre 2ª lei da termodinâmica - ciclo de carnot e máquinas térmicas em física

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

Considere uma máquina térmica ideal operando entre dois reservatórios de temperatura: um reservatório quente a 600 K e um reservatório frio a 300 K. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa CORRETA sobre o funcionamento dessa máquina:

Em um experimento teórico sobre a eficiência de máquinas térmicas, um pesquisador discute os limites impostos pelas Leis da Termodinâmica para a conversão de calor em trabalho. Ele considera hipoteticamente uma máquina térmica que opera entre uma fonte quente a 500 K e uma fonte fria a 300 K. Se a máquina hipotética fosse desenhada para funcionar com eficiência maior que uma máquina de Carnot que opera entre as mesmas temperaturas, qual das afirmativas melhor descreve as implicações dessa hipótese em relação às Leis da Termodinâmica?

Uma máquina térmica opera com um gás ideal em um ciclo termodinâmico, realizando trabalho ao extrair calor de uma fonte quente e rejeitar parte desse calor para uma fonte fria. Em uma usina, uma máquina térmica realiza um ciclo Rankine ideal, retirando calor de uma caldeira a uma temperatura de 450°C e rejeitando calor em um condensador a uma temperatura de 40°C. Considerando as limitações impostas pela Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta sobre o rendimento e o funcionamento dessa máquina térmica.

Em uma aula de termodinâmica, o professor aborda o funcionamento das máquinas térmicas, dispositivos que convertem calor em trabalho mecânico por meio de ciclos termodinâmicos. Uma usina termelétrica opera com uma máquina térmica ideal que realiza o ciclo de Carnot, trocando calor entre uma fonte quente a T_q = 600 K e uma fonte fria a T_f = 300 K. Sobre o rendimento e o funcionamento da máquina térmica, assinale a afirmativa correta.

O Texto 03 é um exemplo de experimento acerca de:

A segunda Lei da Termodinâmica permite determinar o funcionamento de máquinas térmicas e refrigeradores, abordando as restrições nos processos termodinâmicos. A grandeza física associada à segunda Lei da Termodinâmica é denominada:

Durante as aulas de física de uma escola de ensino médio, um professor propôs que os alunos desenvolvessem uma máquina térmica teórica operando em ciclos com temperaturas das fontes térmicas iguais a –73°C e 427°C. O maior rendimento possível da máquina teórica deverá estar compreendido entre:

Uma máquina de Carnot opera nas temperaturas máxima de 307 ºC e mínima de 75 º C. Nessas condições, o calor rejeitado é de 102 J. A temperatura de fusão da água é 0°C (273 K) e a temperatura de ebulição da água 100 °C (373 K). Uma máquina real, operando com a mesma quantidade de calor fornecido pela fonte quente, apresenta rendimento de 30 %. Para essa situação, o calor rejeitado será de:

A segunda lei da termodinâmica trata da irreversibilidade de processos. Alguns dos fatores que tornam um processo irreversível são:

Referente às Leis da Termodinâmica, identifique a assertiva correta:

Na tentativa de reproduzir a experiência de Carnot, um jovem pesquisador construiu uma máquina térmica de 4 estágios, utilizando como agente 2,0 moles de um gás ideal. Considerando que no primeiro estágio o gás absorve uma quantidade de calor Q₁ = 10,56 KJ e sofre uma expansão isotérmica reversível à temperatura T₁ = 27°C, passando do volume V_a para V_b, à custa de uma redução de pressão p_b < p_a, a razão entre os volumes final V_b e inicial V_a é:

Considere a constante universal dos gases R = 8 J/mol K e e^1,1 = 3,0

Considere os seguintes dados referentes a duas máquinas de Carnot, M1 e M2, que operam entre dois reservatórios:

Máquina de Carnot	Temperatura da fonte quente	Temperatura da fonte fria
M1	300 °C	100 °C
M2	300 K	100 K

O rendimento de M1 e M2 são, respectivamente, iguais a

Analise a seguinte frase: “A entropia do universo aumenta em um processo espontâneo e mantém se invariável em um processo de equilíbrio”

Esta frase corresponde a:

A Termodinâmica estuda a relação existente entre calor e trabalho mecânico realizado pelo sistema gasoso. É a Termodinâmica que vai dar o ponto de partida a um equipamento que chamamos de Máquina Térmica. Este equipamento funciona num chamado ciclo termodinâmico, cuja análise nos informa, entre outras coisas, o rendimento. O francês Sadi Carnot (1796 – 1832) desenvolveu um ciclo que, teoricamente, alcançaria o rendimento máximo de uma máquina térmica. Este ciclo é chamado de Ciclo de Carnot, o qual é constituído de:

A segunda Lei da Termodinâmica afirma que, “para qualquer processo espontâneo, a entropia de um sistema pode apenas aumentar ou permanecer igual, mas nunca diminuir”. Analise as afirmações a seguir:

I O calor pode fluir espontaneamente de uma fonte fria para uma fonte quente.

II O calor pode fluir espontaneamente somente de uma fonte quente para um sorvedouro frio.

III Nenhuma máquina térmica que utiliza o calor de uma fonte quente e converte toda essa energia em trabalho útil pode ser construída.

IV É possível construir uma máquina térmica com 100% de eficiência.

V Não é possível fazer o calor fluir de uma fonte fria para uma fonte quente utilizando um trabalho externo.

De acordo com o enunciado da segunda Lei da Termodinâmica, está correto o que se afirma em

A 2^a Lei da Termodinâmica implica na impossibilidade de as pirâmides de energia serem invertidas devido à

Um aluno da engenharia mecânica diz ter desenvolvido uma máquina térmica que, operando entre uma fonte quente e uma fonte fria, com temperaturas de 127 °C e 27 °C, respectivamente, consegue, em cada ciclo, realizar uma quantidade de trabalho equivalente a 78% do calor absorvido da fonte quente. De acordo com as leis da termodinâmica, o aluno realmente conseguiu desenvolver tal máquina?

Uma máquina térmica tem a potência de 2.550 W, rendimento de 30% e opera a 10 ciclos por segundo. Qual é o trabalho efetuado, em Joules (𝐽), em cada ciclo?

A entropia mede o grau de desorganização do meio e pode ser usada também para correlacionar um tipo de transformação com a irreversibilidade do processo. Sobre a entropia, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) A entropia é usada para determinar se um processo é espontâneo ou não, enquanto a primeira lei da termodinâmica diz se ele pode acontecer ou não.
( ) A variação de entropia de um sistema isolado que pode evoluir espontaneamente nunca é menor que zero, levando o sistema a evoluir para o equilíbrio onde a entropia é máxima.
( ) A variação de entropia para um processo reversível é calculada como função do calor trocado (Q) e da temperatura do sistema (T).
( ) A entropia explica a espontaneidade do derretimento de uma pedra de gelo, que ocorre para quaisquer condições do meio. 

As afirmativas são, respectivamente,