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

    Uma máquina de Carnot opera entre as temperaturas T_Q = 900 K e T_F = 400 K, sendo T_Q a temperatura da fonte quente e T_F a temperatura da fonte fria. A máquina realiza 800 J de trabalho em cada ciclo.
Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a energia liberada em forma de calor, em Joule, para a fonte fria a cada ciclo.

Um mole de um gás monoatômico ideal, inicialmente a uma temperatura T, se expande de um volume V até um volume 2V em duas situações:
(i) a temperatura constante; (ii) a pressão constante.
Com relação ao trabalho realizado na expansão e ao calor absorvido pelo gás, em cada situação, é CORRETO afirmar que:

Uma transformação que demonstra o trabalho realizado por um gás é dada pelo gráfico abaixo.

O ramo da física que pertence essa demonstração é intitulado

Uma máquina térmica opera entre duas fontes térmicas: a cada ciclo, ela toma 1200 J de uma fonte quente T_Q = 800 K e rejeita 1100 J em uma fonte fria T_F = 600 K.
O rendimento aproximado, em %, dessa máquina, é

Um motor térmico operando segundo um ciclo de Carnot possui rendimento de 45%.

Se a temperatura da fonte quente é de 60°C, qual é o valor da temperatura da fonte fria desse sistema, em °C?

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, nenhuma máquina térmica pode possuir eficiência de 100%. Então, qual seria a eficiência máxima de uma máquina térmica? Esta pergunta foi respondida em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, que desenvolveu uma máquina hipotética que fornece a eficiência máxima permitida pela segunda lei. Sendo Q_H o calor fornecido ao sistema e |Q_C| o calor rejeitado, o ciclo dessa máquina, conhecido como ciclo de Carnot, é representado, em um diagrama pV, por

Uma maquina térmica executa um ciclo termodinâmico, operando entre um reservatário quente a uma temperatura T_H = 100^oC e um reservatário frio a uma temperatura T_C = 20^oC A maquina térmica retira num ciclo Q_H = 8000 Joules de calor do reservatário quente, realiza um trabalho W e libera uma quantidade de calor Q_c para o reservatório frio, conforme a figura abaixo. Supondo que a maquina térmica tenha um rendimento igual a uma maquina de Carnot, o trabalho realizado pela maquina num ciclo sera igual a:

Uma máquina térmica opera segundo o Ciclo de Carnot, o qual, simplificadamente, consiste em transferir calor de uma fonte quente para uma fonte fria, sendo que uma parte do calor é convertida em trabalho. Analise as afirmações abaixo:

I. Uma geladeira é uma máquina térmica, na qual o interesse maior é na dissipação de calor.

II. Uma usina nuclear é uma máquina térmica que utiliza a radiação como fonte de calor, para aquecer a água até o estado de vapor, e este move uma turbina.

III. Um motor a vapor é uma máquina térmica que utiliza o calor gerado pela queima de combustível para aquecer a água até o estado de vapor, e este move uma turbina.

Assinale a alternativa correta.

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):

Para determinada aplicação, é necessária a utilização de um motor térmico com potência útil de 5kW. Para isso, duas alternativas de motor foram propostas, com o motor I, que consome 10.000J/s de taxa de calor e trabalha com T₁ = 300K e T₂ = 1.200K , ou com o motor II, que consome 8.000J/s de taxa de calor e trabalha com T₁ = 300K e T₂ = 900K. Denotando por T₁, T₂ , W e Q, respectivamente, a temperatura da fonte fria, a temperatura da fonte quente, a potência desenvolvida e a taxa de calor fornecida, e considerando que a máxima eficiência teórica que uma máquina térmica pode desenvolver corresponde à do ciclo de Carnot, é correto afirmar que:

Considere que a massa de 100 kg, representada na figura acima, desça 3 m, movimentando a hélice, que o volume de gás no reservatório seja aumentado em 0,002 m³ e que o peso W e o pistão mantenham a pressão do gás constante e igual a 100 kPa. Nesse caso, desconsiderados os atritos e sendo a gravidade local igual a 9,8 m/s2 , a estimativa, em módulo, da magnitude do trabalho líquido do gás no interior do cilindro realizado na vizinhança é de

A segunda lei da Termodinâmica pode ser encarada como um princípio de degradação da energia, porque

Analise as afirmativas que seguem tendo como base o tema “termodinâmica” I. É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, extraia calor de uma fonte e o transforme integralmente em trabalho. II. Em um sistema fechado, não há troca de massa com a vizinhança, mas é permitida passagem de calor e trabalho por sua fronteira. III. Sistema isolado é um sistema que não troca energia nem massa com a sua vizinhança. Está correto o que se afirma em:

Nas três figuras que representam máquinas térmicas, temos T1 como a temperatura da fonte fria, T2 a temperatura da fonte quente, Q1 e Q2 os módulos das quantidades de calor transferidas entre as fontes e a máquina, e W o módulo do trabalho.

Sobre esse tema, analise as afirmativas: I. Atualmente, com o avanço tecnológico, é possível desenvolver máquinas em que W = Q2. II. O trabalho da máquina térmica é representado pela equação W = Q2 – Q1. III. O esquema C representa um refrigerador possível e o trabalho absorvido por ele é W = Q2 + Q1. Das afirmações apresentadas estão corretas:

Uma máquina térmica apresenta potência útil de 12 kW e rejeita, em cada segundo, 4,5 kcal para o seu condensador que está à temperatura ambiente de 27 °C. O rendimento dessa máquina, em porcentagem, é de Considere 1 cal = 4 J

Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta: Ao se avaliar a queima de um combustível em uma máquina térmica, em razão da emissão dos gases resultantes da queima, uma medida do fator lambda igual a 1.05 indica uma mistura: