Questões sobre termodinâmica

A termodinâmica trata das relações entre calor, trabalho e energia. Essa área é vital para entender fenômenos cotidianos, como motores e refrigeração.

Questões sobre termodinâmica testam a compreensão dos candidatos sobre processos físicos e o comportamento de sistemas em diferentes condições. Explore os conceitos fundamentais nesta seleção de exercícios.

[quiz] 01) Um sistema fechado recebe uma quantidade de calor de 500 J e realiza um trabalho de 200 J sobre o meio externo. Qual é a variação da energia interna do sistema? Assinale a alternativa que representa corretamente essa variação.

a) 300 J. b) 300 J. c) 700 J. d) 200 J. e) 100 J. A primeira lei da termodinâmica estabelece que ΔU = Q - W, onde ΔU é a variação da energia interna, Q é a energia recebida pelo sistema na forma de calor, e W é o trabalho realizado pelo sistema. Neste caso, temos Q = 500 J e W = 200 J. Portando, ΔU = 500 J - 200 J, resultando em 300 J. [/quiz]

[quiz] 02) Uma substância é aquecida, resultando em um aumento de temperatura de 10 °C. O calor específico dessa substância é de 2 J/g°C. Se a massa da substância for de 100 g, qual a quantidade de calor que foi fornecida? Assinale a alternativa correta.

a) 2000 J. b) 3000 J. c) 1000 J. d) 1500 J. e) 2500 J. Utilizamos a fórmula Q = m · c · ΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura. Para a substância, Q = 100 g × 2 J/g°C × 10 °C = 2000 J. [/quiz]

[quiz] 03) No ciclo de Carnot, um ciclo termodinâmico ideal, um gás trabalha entre duas fontes térmicas. Se a temperatura da fonte quente é de 500 K e a da fonte fria é de 300 K, qual é a eficiência máxima deste ciclo? Assinale a alternativa correta.

a) 20%. b) 40%. c) 50%. d) 60%. e) 80%. A eficiência máxima de um ciclo de Carnot é dada pela fórmula η = 1 - (Tc/Th), onde Tc é a temperatura da fonte fria e Th é a temperatura da fonte quente. Assim, temos η = 1 - (300 K / 500 K) = 1 - 0,6 = 0,40, ou 40%. [/quiz]

[quiz] 04) Durante um experimento, um cilindro com gás é comprimido, realizando trabalho sobre o gás de 300 J, e ele libera 150 J de calor. Qual é a variação da energia interna do gás? Assinale a alternativa que representa corretamente essa variação.

a) 450 J. b) -450 J. c) 300 J. d) -300 J. e) -150 J. A primeira lei da termodinâmica expressa que ΔU = Q - W, onde Q é o calor trocado com o sistema e W é o trabalho realizado sobre ele. Como o gás libera 150 J de calor (Q = -150 J) e o trabalho realizado sobre ele é de 300 J (W = 300 J), temos ΔU = -150 J - 300 J = -450 J. [/quiz]

[quiz] 05) Um bloco de metal é quilocalorizado em um recipiente, utilizando 4000 J de calor. Se a capacidade térmica do bloco é de 0,5 J/g°C e sua massa é de 200 g, qual é a variação de temperatura do bloco após esse aquecimento? Assinale a alternativa correta.

a) 20 °C. b) 40 °C. c) 80 °C. d) 60 °C. e) 10 °C. Usamos a fórmula ΔT = Q / (m · c), onde Q é a quantidade de calor trocada. Assim: ΔT = 4000 J / (200 g × 0,5 J/g°C) = 4000 / 100 = 40 °C. [/quiz]

[quiz] 06) Em um processo isocórico, um gás é aquecido mantendo constante seu volume de 3 litros. Se o gás absorve 600 J de calor, qual é a variação da energia interna do gás? Assinale a alternativa correta.

a) 600 J. b) 300 J. c) 450 J. d) 750 J. e) 400 J. Em um processo isocórico, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor absorvida pelo sistema, ou seja, ΔU = Q. Portanto, ΔU = 600 J, já que não há trabalho realizado, pois o volume é constante. [/quiz]

[quiz] 07) Um calorímetro é utilizado para determinar a temperatura de um líquido. Se 200 g de água a 95 °C se mistura com 300 g de água a 25 °C, qual será a temperatura final de equilíbrio térmico? Assinale a alternativa que representa corretamente a temperatura final do sistema.

a) 36,67 °C. b) 50 °C. c) 40 °C. d) 30 °C. e) 45 °C. Usamos a conservação da energia térmica, onde Q ganha = Q perdida. Assim, 200 g × (95 - Tf) = 300 g × (Tf - 25). Daí, encontramos a temperatura final Tf = 36,67 °C. [/quiz]

[quiz] 08) Se um gás ideal ocupa um volume de 10 litros a 300 K e sofre uma compressão isotérmica diminuindo seu volume para 5 litros, qual é a relação entre as pressões inicial e final do gás? Assinale a alternativa que representa corretamente essa relação.

a) 2. b) 1,5. c) 3." /> c) 3. d) 4." /> d) 4. e) 0,5." /> e) 0,5. Na compressão isotérmica, a relação entre a pressão e o volume é dada pela fórmula de Boyle: P1 × V1 = P2 × V2. Portanto, a relação entre pressão inicial e final é P1/P2 = V2/V1 = 5 L / 10 L = 2. [/quiz]

[quiz] 09) Um motor térmico opera entre duas temperaturas, sendo a fonte quente 600 K e a fonte fria 350 K. Qual é a eficiência do motor térmico segundo a teoria termodinâmica? Assinale a alternativa que apresenta a eficiência correta.

a) 41,6%. b) 50%. c) 36%. d) 32%. e) 45%. A eficiência do motor térmico é calculada com η = 1 - (Tf/Tc). Nesse caso, substituindo os valores temos: η = 1 - (350/600) = 1 - 0,5833 = 0,416, ou 41,6%. [/quiz]

[quiz] 10) Um recipiente contém um gás ideal a 2 atm e 30 °C. Se o volume do gás é dobrado à temperatura constante, qual será a nova pressão do gás? Assinale a alternativa que representa corretamente essa nova pressão.

a) 1 atm. b) 2 atm. c) 3 atm. d) 0,5 atm. e) 0,25 atm. De acordo com a Lei de Boyle, a pressão (P) é inversamente proporcional ao volume (V) quando a temperatura é constante, ou seja, P1 × V1 = P2 × V2. Aqui, temos: P1 = 2 atm, V1 = V, e V2 = 2V, com a nova pressão sendo P2 = P1 × V1/V2 = 2 atm × V/(2V) = 1 atm. [/quiz]