ATIVIDADE 2 – EMEC – TERMODINÂMICA – 53_2025

ATIVIDADE 2 – EMEC – TERMODINÂMICA – 53_2025

QUESTÃO 1
Considere um recipiente térmico fechado contendo água em seu estado líquido como sistema termodinâmico. Sobre os conceitos de sistema, fronteira, vizinhança e tipos de sistemas termodinâmicos, analise as afirmativas a seguir:

I. O sistema é a água dentro do recipiente térmico.

II. O sistema é classificado como isolado, pois permite trocas de matéria, mas não permite trocas de energia com o meio externo.

III. O sistema é classificado como fechado, logo não há troca de matéria com o meio externo, apenas troca de energia na forma de calor.

IV. A fronteira do sistema é a parede do recipiente térmico, que permite a troca de energia na forma de calor, mas não a passagem de matéria.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I e II, apenas.
Alternativa 2 – I e IV, apenas.
Alternativa 3 – I, II e III, apenas.
Alternativa 4 – I, III e IV, apenas.
Alternativa 5 – II, III e IV, apenas.
QUESTÃO 2
A Lei de Boyle é uma das leis dos gases ideais que descrevem o comportamento dos gases em diferentes condições de pressão, volume e temperatura. Este tipo de problema é comum em estudos de termodinâmica e é frequentemente encontrado em disciplinas de física e química.

 

 

Elaborado pelo professor, 2024.

 

Considerando o contexto apresentado, um cilindro fechado contendo nitrogênio tem seu volume dobrado a uma temperatura constante de 300 K, resultando em uma pressão de 200 kPa. Assinale a alternativa que apresenta a pressão inicial do nitrogênio no cilindro antes de dobrar o volume.
Alternativas
Alternativa 1 – 100 Pa.
Alternativa 2 – 200 Pa.
Alternativa 3 – 100 kPa.
Alternativa 4 – 400 kPa.
Alternativa 5 – 600 kPa.
QUESTÃO 3
“Se estivermos tratando de sistemas isotérmicos, não há como se falar em transferência de Calor, pois essa grandeza só ocorre quando existem dois corpos de temperaturas diferentes, e podemos verificar que, em suas fronteiras, as temperaturas vão sendo modificadas com o passar do tempo, indicando a transferência de energia de um corpo para o outro, ou seja, o calor”.

 

MONTEIRO, Cláudio Vinicius Barbosa; FERRAREZI, Luis Fernando Calciolari. Termodinâmica. Maringá – PR: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2022. p. 69.

 

Dentro desse contexto , considere um cilindro contendo 0,5 mols de um gás ideal a 27 °C. Durante um processo onde a temperatura é mantida constante, o gás expande-se de um volume inicial de 5 L para um volume final de 15 L. Assinale a alternativa correta com o trabalho realizado pelo gás durante esse processo. Considere que a constante dos gases ideais é R = 8,314 J/mol.K.

Alternativas
Alternativa 1 – Aproximadamente 123 J.
Alternativa 2 – Aproximadamente -123 J.
Alternativa 3 – Aproximadamente 1371 J.
Alternativa 4 – Aproximadamente -1371 J.
Alternativa 5 – Aproximadamente -12471 J.
QUESTÃO 4

Durante a modelagem de sistemas térmicos, um engenheiro precisa definir precisamente a região de análise para estudar as trocas de energia que ocorrem. Ao projetar um aquecedor de água para uso residencial, ele considera apenas o recipiente e o líquido em seu interior, ignorando o ambiente ao redor. Ele sabe que nenhuma massa cruza a fronteira do recipiente, embora haja trocas de calor. Com base nesse cenário, é possível classificar o tipo de sistema em análise e compreender o seu comportamento térmico.

Com relação aos conceitos fundamentais da termodinâmica, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – Trata-se de um volume de controle, já que há fronteiras móveis.
Alternativa 2 – O sistema descrito é aberto, pois há trocas de energia com o meio.
Alternativa 3 – É um sistema isolado, pois a massa e a energia não atravessam a fronteira.
Alternativa 4 – O sistema não pode ser analisado termodinamicamente, por se tratar de um líquido.
Alternativa 5 – O sistema é fechado, pois há trocas de energia, mas não de massa com a vizinhança.
QUESTÃO 5

Um engenheiro precisa calcular a temperatura de uma câmara pressurizada contendo gás oxigênio, em condições que se aproximam do comportamento ideal. Ele conhece a massa do gás, seu volume e a pressão interna. Para obter um resultado mais preciso, ele decide usar a equação de estado dos gases ideais, que considera também o número de mols da substância e a constante dos gases perfeitos. Essa abordagem é essencial em situações nas quais se requer simplicidade e bom nível de precisão.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a equação utilizada para esse tipo de cálculo:

Alternativas
Alternativa 1 – PV = aT²
Alternativa 2 – P = T/VR
Alternativa 3 – PV = nRT
Alternativa 4 – V = RT/nP
Alternativa 5 – P + a/V² = nRT
QUESTÃO 6

Durante a operação de um compressor de ar em uma oficina mecânica, o responsável percebe que o cilindro do equipamento aquece consideravelmente à medida que o ar é comprimido. Esse fenômeno é explicado pela termodinâmica como uma consequência da realização de trabalho sobre o sistema. Ao estudar esse processo, o engenheiro responsável pelo projeto do compressor busca entender como o trabalho e o calor interagem com o sistema e influenciam sua energia interna.

Com base nos conceitos de trabalho e calor em termodinâmica, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – O calor e o trabalho são formas de energia armazenada.
Alternativa 2 – O calor é uma propriedade do sistema, assim como o trabalho.
Alternativa 3 – O trabalho realizado sobre o sistema tende a aumentar sua energia interna.
Alternativa 4 – O trabalho realizado pelo sistema aumenta a energia interna e a temperatura.
Alternativa 5 – O trabalho e o calor são equivalentes às propriedades de pressão e temperatura.
QUESTÃO 7

A segunda lei da Termodinâmica origina-se do estudo de máquinas térmicas, que são dispositivos ou máquinas que produzem trabalho a partir de calor em um processo cíclico.

Sobre máquinas de Carnot, analise as afirmativas a seguir:

I – Nenhuma máquina térmica pode possuir uma eficiência térmica superior à de uma máquina de Carnot, operando nas mesmas condições.

II – A eficiência térmica de uma máquina de Carnot depende somente dos níveis de temperatura e não da substancia de trabalho utilizada na máquina.

III – Segundo o modelo do ciclo de Carnot, os processos são entendidos como reversíveis dentro do ciclo.

IV – O ciclo de Carnot é formado por duas etapas adiabáticas e duas etapas isotérmicas.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I, III e IV
Alternativa 2 – II e III
Alternativa 3 – II e IV
Alternativa 4 – II, III e IV
Alternativa 5 – I, II, III e IV
QUESTÃO 8

“Para você estudar um sistema termodinâmico, é necessário ter conhecimento das características que o sistema e a substância presentes em sua análise possuem. Por sua vez, para que seja possível descrever o sistema, compreender e prever seu comportamento, necessita-se conhecer suas características, isto é, as propriedades”.

 

MONTEIRO, Cláudio Vinicius Barbosa; FERRAREZI, Luis Fernando Calciolari. Termodinâmica. Maringá – PR: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2022. p. 21.

 

Considere um sistema termodinâmico composto por um bloco de metal sólido. Sobre as propriedades intensivas e extensivas do bloco de metal, analise as afirmativas a seguir:

 

I. A densidade do bloco de metal é uma propriedade intensiva.

II. A massa total do bloco de metal é uma propriedade extensiva.

III. A temperatura do bloco de metal é uma propriedade extensiva.

 

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – III, apenas.
Alternativa 2 – I e II, apenas.
Alternativa 3 – I e III, apenas.
Alternativa 4 – II e III, apenas.
Alternativa 5 – I, II e III.
QUESTÃO 9

Um cilindro com êmbolo móvel contém ar confinado e está sendo aquecido de forma lenta e controlada por uma fonte de calor externa. À medida que a temperatura do ar aumenta, sua pressão interna exerce força sobre o êmbolo, que se desloca para cima, realizando trabalho mecânico contra uma carga aplicada sobre ele. Observando esse processo, a análise desse tipo de processo é fundamental para entender o balanço energético em transformações termodinâmicas quasistáticas e a relação entre calor, trabalho e energia interna em sistemas fechados.

Com base nesse cenário, considerando a Primeira Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – A energia interna não varia, pois há trabalho sendo feito.
Alternativa 2 – A energia fornecida aumenta apenas a pressão do sistema.
Alternativa 3 – Toda a energia fornecida como calor é convertida em trabalho.
Alternativa 4 – O trabalho realizado independe da quantidade de calor fornecida.
Alternativa 5 – A energia fornecida se divide entre o trabalho realizado e a variação da energia interna.
QUESTÃO 10

Um engenheiro analisa um sistema de ar comprimido e observa que, ao dividir o sistema em dois compartimentos idênticos, as propriedades, como volume e massa, são divididas pela metade, enquanto a pressão e a temperatura permanecem constantes. Esse tipo de análise permite compreender melhor o comportamento das propriedades termodinâmicas de um sistema, o que é essencial para a realização de simulações térmicas precisas.

Com base no conceito de propriedades termodinâmicas, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – O volume específico é uma propriedade intensiva, pois é dividido pela massa.
Alternativa 2 – A energia é uma propriedade intensiva, já que está ligada à agitação molecular.
Alternativa 3 – A entalpia sempre será uma propriedade intensiva, qualquer que seja o sistema.
Alternativa 4 – A massa é uma propriedade intensiva, pois não se altera com a divisão do sistema.
Alternativa 5 – A temperatura é uma propriedade extensiva, pois depende da quantidade de massa.
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