Questões de Vestibular Sobre 1ª lei da termodinâmica em física

“Ao longo do crescimento econômico, a humanidade fez uso, sobretudo de fontes de energia não renováveis. Os avanços nos processos tecnológicos industriais ocorreram, inicialmente, em países como a Inglaterra, onde a fonte de matéria-prima abundante para produção de energia era o ____________________. Foi esse combustível que moveu as primeiras máquinas a vapor e deu impulso à Revolução Industrial. Já no século XX, houve uma intensificação do uso do ___________________, sobretudo pelo fato de esse ser mais fácil de armazenar, transportar e usar. Seu potencial poluidor, no entanto, é também elevado.”

(CEMIG – Energia Eficiente Cidadania Inteligente – Bhte – 2005, p. 27-8. Adaptado).

Os combustíveis que completam, corretamente, essas lacunas são:

O quadro abaixo indica o consumo de energia no Brasil distribuído entre vários setores.


Com relação ao setor de transportes, classifique as afirmativas em verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) O consumo de energia colabora para a poluição ambiental do planeta aumentando o efeito estufa como resultado da queima do petróleo e de seus derivados. ( ) A melhoria da eficiência térmica e mecânica dos motores e o uso de combustíveis alternativos podem baixar o consumo e diminuir a dependência externa no setor.
A seqüência correta dessa classificação, é

Sobre biocombustíveis, suas utilizações e as conseqüências de seu uso são feitas as afirmativas abaixo.

I. O Brasil é pioneiro na utilização de Biocombustíveis, pois usa o álcool obtido da canade-açúcar há décadas.

II. Os biocombustíveis podem contribuir com a redução do aquecimento global.

III. Os biocombustíveis são alternativa aos combustíveis fósseis, pois esses são recursos naturais não-renováveis, enquanto os primeiros são renováveis.

Estão corretas as afirmativas:

A maior parte da energia usada hoje no planeta é proveniente da queima de combustíveis fósseis. O protocolo de Kyoto, acordo internacional que inclui a redução da emissão de CO2 e de outros gases que causam o efeito estufa, demonstra a grande preocupação atual com o meio ambiente.

O excesso de queima de combustíveis fósseis pode ter como conseqüências o aumento

Em um livro com diagramação antiga era apresentado o esquema a seguir, da troca de calor entre dois corpos A e B.


Nesse esquema o autor explica que “o calor espontaneamente não pode ir de um corpo para outro de temperatura mais alta". Essa afirmação está de acordo com a

Durante um salto, em abril de 1987, o paraquedista Gregory Robertson percebeu que a colega Debbie Williams havia desmaiado ao colidir com um terceiro paraquedista e, por isso, ela não tinha como abrir o próprio paraquedas. Robertson, que também não tinha aberto o paraquedas e estava muito acima de Debbie, colocou-se de cabeça para baixo, aproximou seus braços do tronco e esticou as pernas, a fim de minimizar a força de arrasto exercida pelo ar e, assim, maximizar sua velocidade de queda. Depois de atingir uma velocidade terminal de 320 km/h, Robertson alcançou a moça e abriu o paraquedas dela. Em seguida, ele abriu o próprio paraquedas.
Fonte: Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de Física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
A força de arraste e a aceleração sentida por Robertson ao atingir a velocidade terminal são respectivamente:

Até recentemente, muitos acreditavam que a resposta para o enigma da vida já havia sido dada pela teoria da evolução de Darwin, adicionada da genética moderna. Segundo a teoria da evolução, o motor por trás da incrível variedade entre as espécies é o processo no qual os seres vivos são mais ou menos adaptados para sobreviver em seu ambiente e sob a constante competição com outras espécies por espaço e comida. A teoria da evolução é extremamente eficiente na descrição de como as espécies se diversificam. Mas ela não explica o "fenômeno vida". Dizer que a vida aqui na Terra veio do espaço também não resolve a questão, apenas a muda de lugar. O que complica as coisas é uma lei da física que diz que sistemas isolados (aqueles que não podem trocar energia com o exterior) tendem a ficar cada vez mais desordenados com o passar do tempo. Ora, seres vivos são sistemas extremamente complexos, parecendo violar essa lei. Como tal manifestação de ordem pode surgir em uma região pequena do espaço (um organismo) e sobreviver durante tanto tempo? A resposta vem do fato de seres vivos não serem sistemas isolados.
Fonte: Gleiser, M. A origem da vida revisitada. Folha de S. Paulo Ciência. In Folha de S. Paulo, 24 de fevereiro de 2002. (Adaptado). Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe2402200202.htm

ASSINALE a alternativa que indica corretamente a lei da física e o mecanismo de evolução referidos pelo autor do texto.

A lei zero da termodinâmica diz se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo B e A está em equilíbrio Térmico com um corpo C, então a temperatura T_B = T_C. Pergunta-se: É trivial?

Leia o texto a seguir:

“Em maio de 2019, com a adoção oficial do novo SI, um passo adiante será dado, levando para além do nosso pequeno planeta as definições das unidades de medida do SI. As definições das unidades do novo sistema, [...], passam a ser universais. Para a ciência, isto é um progresso formidável, [...]” (SOCIEDADE BRASILEIRA DE METROLOGIA; SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2019, p. 2, grifo nosso)

Texto disponível em: metrologia.org.br/wpsite/wp-content/uploads/2019/07/ cartilha_o_novo_ SI_29.06.2019.pdf

Considere as seguintes assertivas sobre o novo Sistema Internacional de Unidades (SI), em vigor a partir de maio de 2019:

I. A constante de Planck é a nova unidade de medida oficial do Sistema Internacional de Unidades; II. As unidades de medida kilograma, kelvin e mol foram substituídas pelas unidades de medida Planck, Boltzmann e Avogadro respectivamente; III. As grandezas de base: massa, corrente elétrica, temperatura termodinâmica, quantidade de substância, tempo, comprimento e intensidade luminosa, têm o valor de suas unidades estabelecidas a partir de constantes universais.

Assim, é CORRETO afirmar que:

Considere que seja proibitivo o fluxo de calor de um corpo 1 para outro corpo 2 e que os corpos estejam em contato térmico. Por garantias aos princípios da termodinâmica, a premissa acima considera que

Em hotéis, é comum o aquecimento de água ser a gás ou outro combustível, sendo que para o chuveiro seguem dois canos: um com água natural e outro com água aquecida. Antes da saída do chuveiro, há um misturador, que homogeneíza a mistura. Considere que após o misturador, por falhas na qualidade do isolamento térmico dos canos, há passagem de calor para o ambiente antes de a água sair no chuveiro. Considerando esse sistema, é correto afirmar que

De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna de um sistema, ΔU, é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio exterior, Q, e o trabalho, W, realizado no processo termodinâmico. Considerando-se essas informações, se um gás monoatômico expande de modo a manter-se sempre com a mesma temperatura, essa transformação pode ser representada pela equação

Usina termelétrica é uma instalação industrial utilizada para geração de energia elétrica a partir da queima de algum tipo de combustível. A usina é dividida em duas partes, uma térmica, na qual se produz vapor a altíssima pressão (Etapas 1 e 2), e outra elétrica, na qual se produz a eletricidade (Etapas 3 e 4):

Etapa 1: O combustível é queimado para aquecer a caldeira;

Etapa 2: A água no interior da caldeira é aquecida e transformada em vapor;

Etapa 3: O vapor entra em contato com as pás do eixo da turbina;

Etapa 4: A rotação do eixo da turbina no gerador produz energia elétrica.

Sociedade Federativa Brasileira. Usina de carvão. Disponível em: www.sfbbrasil.org. Acesso em: 8 jul. 2015 (adaptado).

Qual das etapas do processo de geração de energia descrito é caracterizada por uma transformação química?

O gráfico da figura ilustra qualitativamente a variação da pressão (p) exercida pelo combustível̸gás de um pistão do motor de um veículo, em função do volume (V) ocupado pelo combustível̸gás no interior da câmara de combustão, durante um ciclo. O rendimento do motor é de 40%.



O calor fornecido a esse sistema pela fonte quente durante um ciclo, em função dos dados, está corretamente expresso por:

A Termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. Busca compreender as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor trocadas e trabalhos realizados em um processo físico.

Sobre o conceito de calor, é correto afirmar que

Duas esferas maciças são construídas com materiais diferentes. Em uma certa temperatura T_o elas apresentam o mesmo diâmetro, portanto, o mesmo volume V_o. Seja ΔV a diferença entre os volumes das esferas, após a temperatura ser triplicada.

Considerando-se que o coeficiente de expansão volumétrica seja igual a três vezes o coeficiente de expansão linear, assinale a alternativa que corresponde à diferença entre os coeficientes de expansão linear dos materiais que compõem as esferas.

O ciclo de combustão no cilindro de um motor a álcool pode ser representado – simplificadamente e fora de escala – pelo diagrama da FIGURA 02:
FIGURA 04


Nesse diagrama, durante a compressão – no processo de I para F –, o volume da mistura é reduzido de V_I para V_F. Nesse caso, sabe-se que a eficiência termodinâmica (E) depende da taxa de compressão e é dada por: √V_F / V_I . Considerando-se os dados numéricos do diagrama e admitindo-se, numa primeira aproximação, que a mistura ar-álcool comporta-se como um gás ideal, o valor correto de E será: 

Os motores à combustão, aqueles usados em automóveis, possuem cilindros, que são uma espécie de câmara, onde acontece a combustão entre ar, combustível e faísca. O volume disponível dentro dos cilindros para a combustão determina a cilindrada do motor, por exemplo, o motor que desloca 1.800 cm³, ou 1,8 litros é chamado de 1.8. O número de cilindradas é um dos fatores que contribuem com a potência do motor. De acordo com o enunciado, o motor com mais cilindradas 

Esta figura representa o ciclo da água com as mudanças de estado físico ocorridas e a energia envolvida nesses processos.

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-agua.htm Acesso em 15/05/2018 às 23h.

A associação entre a transformação e a energia envolvida está INCORRETA em:

Define-se meia-vida térmica de um corpo (t1/2) como o tempo necessário para que a diferença de temperatura entre esse corpo e a temperatura de sua vizinhança caia para a metade.

Considere que uma panela de ferro de 2 kg, inicialmente a 110 ºC, seja colocada para esfriar em um local em que a temperatura ambiente é constante e de 30 ºC. Sabendo que o calor específico do ferro é 0,1 cal/(g·ºC), a quantidade de calor cedida pela panela para o ambiente no intervalo de tempo de três meias-vidas térmicas da panela é