Simulado ENEM - Física_ Leis da Termodinâmica e Energia(2)

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Simulado ENEM - Física: Leis da Termodinâmica e Energia
Introdução:
Este simulado tem como tema as Leis da Termodinâmica e o conceito de energia, abordando os princípios fundamentais que regem as transformações energéticas no universo. As leis da termodinâmica são essenciais para compreender diversos processos naturais e tecnológicos, como motores, refrigeração e aquecimento, além de serem pilares da física moderna. Prepare-se para testar seus conhecimentos sobre a transferência de calor, a eficiência de máquinas térmicas e os conceitos de entropia e energia interna.
1. A primeira lei da termodinâmica está relacionada a qual princípio fundamental?
A) A conservação da energia.
B) A reversibilidade dos processos termodinâmicos.
C) A transferência de calor para o sistema.
D) A constância da temperatura em sistemas fechados.
E) O equilíbrio térmico entre dois corpos.
2. O que caracteriza a segunda lei da termodinâmica?
A) A energia não pode ser destruída, apenas transformada.
B) A eficiência das máquinas térmicas é sempre 100%.
C) A entropia de um sistema isolado sempre aumenta.
D) O calor flui espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente.
E) O trabalho realizado é igual à energia fornecida ao sistema.
3. Qual é a definição de entropia em um sistema termodinâmico?
A) A quantidade de calor absorvida por um sistema.
B) A capacidade de realizar trabalho mecânico.
C) A medida da ordem ou desordem de um sistema.
D) A variação de temperatura durante uma transformação térmica.
E) O volume ocupado por um gás ideal.
4. O que acontece em uma máquina térmica que não apresenta eficiência de 100%?
A) Toda a energia fornecida é convertida em trabalho.
B) A energia não pode ser totalmente transformada em trabalho devido à geração de entropia.
C) A quantidade de calor consumido é igual à quantidade de trabalho realizado.
D) A máquina perde energia devido à resistência interna.
E) O calor não pode ser transferido de um corpo para outro.
5. Em um ciclo termodinâmico, qual é a relação entre calor fornecido e calor rejeitado?
A) O calor fornecido é sempre maior que o calor rejeitado.
B) O calor rejeitado é maior que o calor fornecido.
C) O calor fornecido e rejeitado são iguais.
D) O calor fornecido e rejeitado variam de acordo com o tipo de ciclo.
E) O calor fornecido depende do trabalho realizado pela máquina.
6. O que é uma máquina de Carnot?
A) Uma máquina que opera com eficiência máxima de 100%.
B) Uma máquina térmica idealizada para estudar a eficiência dos motores.
C) Um sistema que não realiza transformações térmicas.
D) Uma máquina que opera sem geração de entropia.
E) Um dispositivo que converte calor em energia elétrica.
7. Em qual situação o calor não é transferido espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio?
A) Quando ambos os corpos estão em equilíbrio térmico.
B) Quando o sistema está isolado termicamente.
C) Quando o corpo quente está em um estado de baixa entropia.
D) Quando o calor é transferido por condução.
E) Quando o calor é transferido por convecção.
8. O que representa o conceito de "trabalho" em um sistema termodinâmico?
A) A energia armazenada em um sistema devido à sua temperatura.
B) A energia transferida devido à diferença de pressão.
C) A quantidade de calor absorvido pelo sistema.
D) A energia necessária para alterar a entropia de um sistema.
E) A energia fornecida por uma máquina térmica.
9. Qual é a principal aplicação prática da primeira lei da termodinâmica?
A) Determinar a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um corpo.
B) Calcular a eficiência de uma máquina térmica.
C) Controlar a transferência de energia entre dois sistemas.
D) Estudar as transformações energéticas em sistemas biológicos.
E) Medir a pressão de um gás ideal.
10. O que ocorre quando uma substância muda de estado físico?
A) A energia interna do sistema permanece constante.
B) A entropia do sistema diminui.
C) A temperatura do sistema não sofre alteração.
D) O calor fornecido ao sistema é utilizado para alterar a energia interna.
E) O sistema realiza trabalho ao modificar sua estrutura molecular.
Respostas corretas e justificativas:
1. A: A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra.
2. C: A segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia de um sistema isolado sempre tende a aumentar, indicando a tendência natural para a desordem.
3. C: Entropia é a medida da desordem de um sistema, representando o grau de irreversibilidade de um processo termodinâmico.
4. B: Em uma máquina térmica, a eficiência de 100% é impossível devido à geração de entropia, que impede a conversão total de energia em trabalho.
5. A: No ciclo termodinâmico, o calor fornecido é sempre maior que o calor rejeitado, pois parte da energia é transformada em trabalho.
6. B: A máquina de Carnot é uma máquina térmica idealizada, que serve para estudar a eficiência máxima possível em transformações de energia térmica.
7. A: Quando ambos os corpos estão em equilíbrio térmico, o calor não é transferido de um corpo para outro, pois não há diferença de temperatura.
8. B: O trabalho em um sistema termodinâmico é a energia transferida quando ocorre uma mudança de pressão, como em um pistão.
9. A: A primeira lei da termodinâmica é usada para calcular a quantidade de calor necessária para modificar a temperatura de um corpo.
10. D: Quando uma substância muda de estado físico, o calor fornecido é utilizado para alterar sua energia interna, sem alterar sua temperatura.
Conclusão:
Compreender as leis da termodinâmica e os conceitos de energia é fundamental para analisar os processos naturais e tecnológicos que nos cercam. Essas leis explicam desde o funcionamento de motores até as interações no universo, sendo essenciais para diversas áreas da ciência e da engenharia.