Física

Exercícios de Termodinâmica com gabarito + Resumo

Exercícios de TermodinâmicaExercícios de Termodinâmica

A termodinâmica é uma parte da física que estuda todas relações entre o calor trocado e o trabalho realizado durante os processos.  Leia o resumo e faça os exercícios de termodinâmica para testar seus conhecimentos.

Termodinâmica

A termodinâmica é um ramo da Física que estuda as transferências de energia. Por meio desse estudo é possível compreender o relacionamento entre calor, a energia e o trabalho, por isso analisa a quantidade de calor trocada e o trabalho feito em um processo físico. 

A ciência termodinâmica foi desenvolvida principalmente na fase da Revolução Industrial, pois queriam o aprimoramento das máquinas e acelerar o desenvolvimento industrial.

Os Exercícios de Termodinâmica podem ser cobrados na área de física da prova do  ENEM, no caderno de Ciências da Natureza e suas Tecnologias. Então que tal reler a matéria e praticar os seus conhecimentos com os exercícios sobre a matéria?

Primeira Lei da Termodinâmica

A Primeira Lei da Termodinâmica está relacionada com o princípio da conservação da energia, ou seja, a energia não pode ser destruída e nem criada, apenas transformada.

A primeira lei da termodinâmica é: 

primeira lei da termodinâmica

Segunda Lei da Termodinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica diz que as transferências de calor acontecem por meio do corpo mais quente para o corpo mais frio. 

Esse processo ocorre de forma espontânea, porém o corpo mais frio não transfere frio para o corpo mais quente, sendo assim a transferência de energia térmica é irreversível. Por isso, nessa segunda lei não é possível que o calor seja convertido em outra forma de energia, por isso o calor é uma forma degradada de energia.

Lei Zero da Termodinâmica

Essa lei estuda as condições para se obter o equilíbrio térmico, levando em conta os materiais e a intensidade da condutividade térmica. 

A lei Zero da Termodinâmica afirma que se um corpo A está em equilíbrio térmico com o corpo B e se o corpo A está em equilíbrio térmico em contato com o corpo C, consequentemente B está em equilíbrio térmico com C.

Terceira Lei da Termodinâmica

A Terceira Lei da Termodinâmica, tem como objetivo assentar um ponto de referência absoluto que mostre a entropia, que é baseado na Segunda Lei da Termodinâmica. Essa lei, diz que não é possível que uma substância pura com temperatura igual a zero apresentar a entropia em algum valor próximo a zero.

Porém, muitos cientistas concordam que isso não pode ser considerado uma lei e sim uma regra.

Exercícios de Termodinâmica

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1 – (UF – RN) – Dentro de uma sala com ar condicionado, a temperatura média é de 17 ºC. No corredor ao lado da sala, a temperatura média é 27 ºC. Tanto a sala quanto o corredor estão a mesma pressão.

Sabe-se que num gás, a energia cinética média das partículas que o compõem é proporcional à temperatura e que sua pressão é proporcional ao produto da temperatura pelo número de partículas por unidade de volume.

Com base nesses dados, pode-se afirmar que:

a) a energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior no corredor, e o número de partículas por unidade de volume é menor na sala.

b) A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior no corredor, e o número de partículas por unidade de volume é maior na sala.

c)  A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior na sala, e o número de partículas por unidade de volume é maior no corredor.

d) A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior na sala, e o número de partículas por unidade de volume é menor no corredor. 

2 – (ITA-SP) – Considere uma mistura de gases H2  e N2 , em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e sobre a velocidade média das moléculas de cada gás, pode-se concluir que:

a) as moléculas de H2  e N2  tem a mesma energia cinética média e a mesma velocidade média.

b) Ambas tem a mesma velocidade média, mas as moléculas de N2 tem maior energia cinética média.

c) Ambas tem a mesma velocidade média, mas as moléculas de H2 tem maior energia cinética média.

d) Ambas tem a mesma energia cinética média, mas as moléculas de N2 tem maior velocidade média.

e) Ambas tem a mesma energia cinética média, mas as moléculas de H2 tem maior velocidade média.

3 – (ITA) – Uma máquina térmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura.

exercícios-de-termodinâmica

Pode-se afirmar que:

a) processo JK corresponde a uma compressão isotérmica.

b) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W = (T2 – T1)(S2 – S1).

c) o rendimento da máquina é dado por η = 1 – T2/T1.

d) durante o processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 – S1) é absorvida pelo sistema.

e) outra máquina térmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta.

4 – (UNAMA) – Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa temperatura está a 7,0°C apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50% será de:

a) 400

b) 280

c) 160

d) 560

5 – (UCS – Vestibular de Inverno – 2011) – Uma cozinheira distraiu-se e encostou uma parte do antebraço em uma panela muito quente, sofrendo queimadura. Admitindo que, na área de sua pele que sofreu o contato, a temperatura aumentou de 36,5 °C para 66,5 °C em 0,5 s, qual foi a potência da transferência de calor da panela para a pele da cozinheira? (Considere a capacidade térmica na pele afetada da cozinheira como 0,02 cal/°C e 1 caloria = 4,2 Joules.)

a) 5.04 W

b) 7.13 W

c) 8.95 W

d) 12.43 W

e) 17.44 W

6 – (UFAM-AM) – Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tipos de transformações ou mudanças de estado de um gás.

I – em uma transformação isocórica o volume do gás permanece constante.

II – em uma transformação isobárica a pressão do gás permanece constante.

III – em uma transformação isotérmica a temperatura do gás permanece constante.

IV – em uma transformação adiabática variam o volume, a pressão e a temperatura.

Com a relação as quatro afirmativas acima, podemos dizer que:

a) só I e III são verdadeiras.

b) só II e III são verdadeiras.

c) I, II, III e IV são verdadeiras.

d) só I é verdadeira.

e) todas são falsas.

Respostas dos Exercícios de Termodinâmica

Exercício resolvido da questão 1 –

b) A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior no corredor, e o número de partículas por unidade de volume é maior na sala.

Exercício resolvido da questão 2 –

e) Ambas tem a mesma energia cinética média, mas as moléculas de H2 tem maior velocidade média.

Exercício resolvido da questão 3 –

b) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W = (T2 – T1)(S2 – S1).

Exercício resolvido da questão 4 –

c) 160

Exercício resolvido da questão 5 –

a) 5.04 W

Exercício resolvido da questão 6 –

c) I, II, III e IV são verdadeiras.

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