Exercícios sobre a 1ª e 2ª lei da termodinâmica

01-Um sistema termodinâmico ao passar de um estado inicial para um estado final, tem 200 J de trabalho realizado sobre ele, liberando 70 cal. Usando a

1- lei da termodinâmica e considerando que 1cal equivale a 4,19J, indique o valor, com os respectivos sinais, das seguintes grandezas:

W =? Q =? ΔU =?

02-Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia

interna aumenta.

a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.

b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.

03-Um gás, que se comporta como gás ideal, sofre expansão sem alteração de temperatura, quando recebe uma quantidade de calor Q = 6 J.

a) Determine o valor ΔU da variação da energia interna do gás.

b) Determine o valor do trabalho T realizado pelo gás durante esse processo.

04- Suponha, que um  o gás se expandiu sob pressão constante p= 3,0x 10⁵N/m². Considerando a área do pistom A=5,0x 10^-2 m² e que ele tenha se deslocado de uma distancia d=10cm, responda:

a)    Qual o valor da força F que o gás exerce sobre o pistom?

b)    Calcule o trabalho realizado pelo gás usando a expressão W=Fxd.

05- Considere um gás dentro de um cilindro provido de um pistom. O gás é aquecido, mas seu volume permanece constante.

a)    O gás está exercendo força sobre o pistom?

b)    O que ocorre com o valor desta força durante o aquecimento?

c)    Há deslocamento do pistom?

d)    Então, qual o valor do trabalho realizado nesta transformação?

06-Um gás, contido em um cilindro provido de um pistom, expande-se ao ser colocado em contato com uma fonte de calor. Verifica-se que a energia interna do gás não varia. O trabalho que o gás realizou é maior, menor ou igual ao calor que ele absorveu?

07- Um gás é comprimido sob uma pressão constante p=5,0x10⁴ N/m², desde um volume inicial Vi=3,0x10^-3 m³, até um volume final Vf=1,5x10^-3m³.

a)Houve trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás? 

b)Calcule este trabalho. 

c)Se o gás liberou 100J de calor, determine a variação de sua energia interna.

08-Suponha que um gás, mantido a volume constante, liberasse 170cal de calor para sua vizinhança.

a)Qual o trabalho realizado pelo gás?

b)Qual foi, em calorias, a variação da energia interna do gás?

c)A energia interna do gás aumentou, diminuiu ou não variou?

09-Suponha que um gás, ao se expandir, absorva uma quantidade de calor Q=150cal e realize um trabalho W=630J.

a)Expresse o valor de Q em joules.

b)Qual foi a variação da energia interna do gás?

c)Então, a energia interna do gás aumentou, diminuiu ou não variou? E sua temperatura?

d)Logo, como se denomina esta transformação?

10-Uma máquina térmica ideal opera recebendo 450 J de uma fonte de calor e  liberando 300  J no ambiente.  Uma segunda máquina térmica ideal opera recebendo 600 J e liberando 450 J. Quanto obteremos se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da primeira máquina.

11-O rendimento de uma máquina térmica de Carnot é de 25% e a fonte fria é a própria atmosfera a 27°C. Determinar a temperatura da fonte quente.

12- Uma maquina térmica executa 200 J de trabalho em cada ciclo e tem um rendimento de 40%. Para cada ciclo quanto calor é

a) absorvido e;

b) rejeitado?

13- O refrigerador faz parte de nossas vidas. A vida moderna nas cidades seria um tanto complicada sem o uso desse eletrodoméstico. Considere que em um refrigerador 40 cal são transferidas do congelador para o meio externo em cada ciclo do gás utilizado por ele. Durante esse processo, a cozinha recebe 200 J a cada ciclo, sendo 1 cal = 4 J. Determine a eficiência desse refrigerador. 

14-Até 1824 acreditava-se que uma máquina térmica poderia atingir o rendimento de 100%. Coube ao jovem engenheiro francês Sadi Carnot demonstrar a impossibilidade desse rendimento. Ele propôs uma máquina térmica teórica ideal que funcionaria percorrendo um ciclo particular denominado “Ciclo de Carnot”. Considere uma dessas máquinas operando entre duas fontes térmicas: a fonte fria encontra-se a 127 ⁰C, enquanto a fonte quente a 427 ⁰C. Determine o rendimento percentual dessa máquina.