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Termodinâmica

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Em um processo isobárico, a temperatura inicial de uma amostra de gás ideal é 300 K. Se o volume dessa amostra triplica durante o processo, qual será, em K, o valor da temperatura final do gás?
a) 900
b) 600
c) 300
d) 100
e) 0

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Exercícios de Termodinâmica

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Em um processo isobárico (pressão constante), podemos usar a Lei de Charles, que afirma que, para um gás ideal, a razão entre o volume e a temperatura é constante quando a pressão é mantida constante. A relação é dada por: \[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \] Onde: - \(V_1\) é o volume inicial, - \(T_1\) é a temperatura inicial, - \(V_2\) é o volume final, - \(T_2\) é a temperatura final. Dado que o volume triplica, temos \(V_2 = 3V_1\) e \(T_1 = 300 \, K\). Substituindo na equação: \[ \frac{V_1}{300} = \frac{3V_1}{T_2} \] Cancelando \(V_1\) (desde que \(V_1 \neq 0\)): \[ \frac{1}{300} = \frac{3}{T_2} \] Agora, multiplicando em cruz: \[ T_2 = 3 \times 300 \] Portanto: \[ T_2 = 900 \, K \] Assim, a temperatura final do gás será 900 K. A alternativa correta é a) 900.

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A figura 1 mostra um recipiente provido de um êmbolo que pode deslizar em seu interior com atrito desprezível. O recipiente contém um gás em equilíbrio termodinâmico, ocupando um volume de 2 33,0 10 m− a 27°C. Aquece-se o gás muito lentamente, de modo que sua expansão possa ser considerada isobárica, até um novo estado de equilíbrio termodinâmico no qual sua temperatura seja igual a 52°C. Considere a pressão atmosférica 251,0 10 N m e o gás ideal.
O trabalho realizado pelo gás durante esta expansão foi de
a) 125 J.
b) 180 J.
c) 220 J.
d) 250 J.
e) 280 J.

Um mol de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação isobárica. Inicialmente, o gás está a uma pressão de 5 23 10 N m e ocupa um volume de 3 38,3 10 m .− O gás recebe 3112,5 J de calor e se expande, ocupando um volume de 3 312,45 10 m .− Em relação ao exposto, assinale o que for correto.
Dado: R = constante dos gases = 8,3J / (mol K)
01) A temperatura inicial do gás é de 300 K.
02) O trabalho realizado pelo gás é de 1245 J.
04) A variação da energia interna do gás é de 1867,5 J.
08) A variação da temperatura do gás é de 150 K.

Em 2016, o fundador da SpaceX, Elon Musk, revelou sua ambição de criar uma colônia humana em Marte. Naquela época, o empresário esperava que ocorresse uma missão tripulada ao planeta vizinho, logo em 2024. Mais adiante, ele recalculou seus planos para 2026 e, finalmente para 2029, como a data mais próxima para que os humanos consigam ir a Marte. Supondo que um astronauta enche um balão na superfície da Terra (101 kPa) com um volume de 0,003 m3 a uma temperatura de 30°C. E que ele leve esse balão consigo a uma viagem a superfície de Marte com pressão de 600 Pa e se depara com uma temperatura de -123°C.
Com base nos conhecimentos de física termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta corretamente o volume que o balão terá na superfície de Marte, supondo que ele não se rompa.
a) 0,030 m3
b) 0,250 m3
c) 0,500 m3
d) 0,003 m3
e) 0,300 m3

Sobre processos termodinâmicos de gases perfeitos, analise as proposições.
Assinale a alternativa correta.
I. Em um ciclo termodinâmico, a variação da energia interna é nula.
II. Em um processo adiabático não há transferência de calor entre o meio e o sistema.
III. Em um processo isocórico, a pressão permanece constante.
IV. Em uma expansão livre, o calor é igual ao trabalho.
V. Em um processo isotérmico, a pressão é diretamente proporcional ao volume.
a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras.

Inicialmente, tem-se um volume de 10 litros de um gás perfeito a 27°C e sob pressão de 6 atm. Esse gás é comprimido isobaricamente até alcançar a metade do volume inicial. Logo após, ele é expandido isotermicamente até estar sob metade da pressão que tinha inicialmente. Qual a temperatura e o volume finais do gás?
a) 13,5°C e 2,5 litros.
b) – 123°C e 10 litros.
c) 150°C e 2,5 litros.
d) 3,6°C e 10 litros.
e) – 214°C e 25 litros.

Em um laboratório de demonstrações científicas da UFJF, estudantes verificaram a pressão de um gás ideal quando ele se encontrava a 300 K de temperatura, obtendo o valor Pi. Esse gás estava contido em uma garrafa metálica rígida. Após o gás ter sido aquecido, resultando em uma variação de temperatura de 300°C em relação à temperatura inicial, qual a razão entre a pressão inicial Pi e a pressão final Pf?
a) 1,00
b) 2,00
c) 0,50
d) 0,67
e) 0,33

O gráfico a seguir representa o volume em função da temperatura de certa massa de um gás ideal, monoatômico, durante uma transformação isobárica do estado X para o estado Y, na qual a pressão foi mantida em 51,2 10 Pa.
O trabalho, em joules, realizado pelo gás nessa transformação foi de:
a)  41,8 10
b)  46,0 10
c)  51,2 10
d)  51,8 10
e) 56,0 10

Um balão meteorológico, preenchido com gás hélio, foi lançado com volume de 3,0 m3, temperatura de 300 K e pressão interna de 51,0 10 Pa. Ao atingir certa altitude, o balão explodiu quando a pressão e a temperatura do gás no seu interior eram, respectivamente, 32,0 10 Pa e 220 K. Considerando que o gás hélio se comporte como um gás ideal, o volume do balão no momento da explosão era
a) 150 m3.
b) 125 m3.
c) 180 m3.
d) 110 m3.
e) 220 m3.

No fundo de um lago, um peixe está a 20 m de profundidade, libera uma bolha de ar com volume de 4 cm3, cuja temperatura da água nessa profundidade é de 7°C.
Assinale a alternativa que apresenta o volume desta bolha ao chegar no limite da lâmina de água, onde a temperatura na superfície é de 17°C e a pressão é de 1 atm.
a) 1,035 cm3
b) 5,666 cm3
c) 4,142 ml
d) 9,714 ml