LISTA DE EXERCÍCIOS
SOBRE
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA (I)
Exercícios básicos
Exercício 1:
Uma máquina térmica recebe da fonte quente, em cada ciclo, uma quantidade de calor de 400 cal e rejeita 320 cal para a fonte fria. Determine:
a) o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo. Dê a resposta em joules.
b) o rendimento da máquina em questão.
Dado: 1 cal = 4,18 J
Exercício 2:
Uma máquina térmica recebe da fonte quente, em cada ciclo, uma quantidade de calor de 2000 J. Sabendo-se que o rendimento da máquina é de 10 %, determine:
a) o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo.
b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria.
Exercício 3:
Considere uma máquina térmica teórica funcionando segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 327 °C e 127 °C, apresentando um trabalho útil de 800 J por ciclo. Determine, para essa máquina teórica:
a) o rendimento
b) a quantidade de calor que, em cada ciclo é retirada da fonte quente
c) a quantidade de calor rejeitada por ciclo para a fonte fria.
Exercício 4:
É possível construir uma máquina térmica, operando entre as temperaturas de 400 K e 300 K, que forneça 800 J de trabalho útil, retirando 2000 J da fonte quente?
Exercício 5:
Qual deveria ser a temperatura da fonte fria para que uma máquina térmica, funcionando segundo o ciclo de Carnot, tivesse rendimento de 100 %? Esta temperatura é atingível na prática? Tal máquina contraria a Segunda Lei da Termodinâmica? Explique.
Exercícios de revisão
Revisão/Ex 1:
(PUC-RS)
O Segundo Princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: “Nenhuma máquina térmica, operando em ciclo, pode transformar em _______ todo o __________ a ela fornecido”.
a) calor - trabalho
b) trabalho - calor
c) força - calor
d) força - impulso
e) trabalho - impulso
Revisão/Ex 2:
(UFRGS)
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. Se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da primeira máquina, obteremos:
a) 1,50. b) 1,33. c) 1,00. d) 0,75. e) 0,25.
Revisão/Ex 3:
(UFC-CE)
A figura a seguir mostra um ciclo de Carnot, representado no diagrama p-V.
Exercício 1:
Uma máquina térmica recebe da fonte quente, em cada ciclo, uma quantidade de calor de 400 cal e rejeita 320 cal para a fonte fria. Determine:
a) o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo. Dê a resposta em joules.
b) o rendimento da máquina em questão.
Dado: 1 cal = 4,18 J
Exercício 2:
Uma máquina térmica recebe da fonte quente, em cada ciclo, uma quantidade de calor de 2000 J. Sabendo-se que o rendimento da máquina é de 10 %, determine:
a) o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo.
b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria.
Exercício 3:
Considere uma máquina térmica teórica funcionando segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 327 °C e 127 °C, apresentando um trabalho útil de 800 J por ciclo. Determine, para essa máquina teórica:
a) o rendimento
b) a quantidade de calor que, em cada ciclo é retirada da fonte quente
c) a quantidade de calor rejeitada por ciclo para a fonte fria.
Exercício 4:
É possível construir uma máquina térmica, operando entre as temperaturas de 400 K e 300 K, que forneça 800 J de trabalho útil, retirando 2000 J da fonte quente?
Exercício 5:
Qual deveria ser a temperatura da fonte fria para que uma máquina térmica, funcionando segundo o ciclo de Carnot, tivesse rendimento de 100 %? Esta temperatura é atingível na prática? Tal máquina contraria a Segunda Lei da Termodinâmica? Explique.
Exercícios de revisão
Revisão/Ex 1:
(PUC-RS)
O Segundo Princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: “Nenhuma máquina térmica, operando em ciclo, pode transformar em _______ todo o __________ a ela fornecido”.
a) calor - trabalho
b) trabalho - calor
c) força - calor
d) força - impulso
e) trabalho - impulso
Revisão/Ex 2:
(UFRGS)
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. Se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da primeira máquina, obteremos:
a) 1,50. b) 1,33. c) 1,00. d) 0,75. e) 0,25.
Revisão/Ex 3:
(UFC-CE)
A figura a seguir mostra um ciclo de Carnot, representado no diagrama p-V.
Se no trecho b→c, desse ciclo, o sistema fornece 60 J de trabalho ao meio externo, então é verdade que, nesse trecho:
a) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna diminui.
b) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna não varia.
c) o sistema rejeita 60 J de calor e sua energia interna não varia.
d) não há troca de calor e sua energia interna aumenta de 60 J.
e) não há troca de calor e sua energia interna diminui de 60 J.
Revisão/Ex 4:
(ITA-SP)
Uma máquina térmica reversível (máquina de Carnot) opera entre dois reservatórios térmicos de temperaturas 100 °C e 127 °C, respectivamente, gerando gases aquecidos para acionar uma turbina. A eficiência dessa máquina é melhor representada por
a) 68%. b) 6,8%. c) 0,68%. d) 21%. e) 2,1%.
Revisão/Ex 5:
(UFLA-MG)
Uma empresa propõe construir um motor térmico projetado para operar entre dois reservatórios de calor, sendo o quente à temperatura T1 = 1.600 K e o frio a T2 = 400 K. O projeto prevê, para o motor, uma potência de 4 cv, com absorção de 1.480 cal/s do reservatório quente.
Dados: 1 cv = 740 W e 1 cal = 4 J.
a) Calcule o rendimento do referido motor.
b) Calcule o rendimento de um motor de Carnot, operando entre os mesmos reservatórios de calor.
c) O motor proposto é viável teoricamente? Justifique sua resposta.
