Trabalho de um gás – Transformação cíclica – Resolução
Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre
Trabalho de um gás – Transformação cíclica
01-(UFMS-MS) Sem variar sua massa, um gás ideal sofre uma transformação a volume constante. É correto afirmar que
a) a transformação é isotérmica.
b) a transformação é isobárica.
c) o gás não realiza trabalho.
d) sua pressão diminuirá,se a temperatura do gás aumentar.
e) a variação de temperatura do gás será a mesma em qualquer escala termométrica.
02-(Uneb-BA) Um gás ideal sofre uma expansão isobárica, variando seu volume de 2 m3até 5 m3. Se o trabalho realizado sobre o gás foi de 30J, a pressão mantida durante a expansão, em N/m2, foi de:
03-(PUCCAMP-SP) O biodiesel resulta da reação química desencadeada por uma mistura de óleo vegetal com álcool de cana.
A utilização do biodiesel etílico como combustível no país permitiria uma redução sensível nas emissões de gases poluentes no ar, bem como uma ampliação da matriz energética brasileira.
O combustível testado foi desenvolvido a partir da transformação química do óleo de soja. É também chamado de B-30 porque é constituído de uma proporção de 30% de biodiesel e 70% de diesel metropolitano. O primeiro diagnóstico divulgado considerou performances dos veículos quanto ao desempenho, durabilidade e consumo.
Um carro-teste consome 4,0 kg de biodiesel para realizar trabalho mecânico. Se a queima de 1 g de biodiesel libera 5,0 .103 cal e o rendimento do motor é de 15%, o trabalho mecânico realizado, em joules, vale, aproximadamente,
Dado: 1 cal = 4,2 joules
05-(UFB) A figura anexa é o gráfico da expansão de um gás perfeito. Pede-se o trabalho realizado pelo gás nas transformações:
a) AB b) BC c) CD e) AD
06–(UNIFESP-SP) O diagrama PV da figura mostra a transição de um sistema termodinâmico de um estado inicial A para o estado final B, segundo três caminhos possíveis.
O caminho pelo qual o gás realiza o menor trabalho e a expressão correspondente são, respectivamente,
07-(UFRRJ-RJ) Um gás ideal sofre as transformações AB, BC, CD e DA, de acordo com o gráfico a seguir.
Através da análise do gráfico, assinale adiante a alternativa correta.
a) Na transformação CD, o trabalho é negativo.
b) A transformação AB é isotérmica.
c) Na transformação BC, o trabalho é negativo.
d) A transformação DA é isotérmica.
e) Ao completar o ciclo, a energia interna aumenta.
08-(UFRRJ-RJ) Certa massa gasosa, contida num reservatório, sofre uma transformação termodinâmica no trecho AB. O gráfico mostra o comportamento da pressão P, em função do volume V.
O módulo do trabalho realizado pelo gás, na transformação do trecho AB, é de:
a) 400J.
b) 800J.
c) 40kJ.
d) 80kJ.
e) 600J.
09-(UFMG-MG) Um gás ideal, em um estado inicial i, pode ser levado a um estado final f por meio dos processos I, II e III, representados neste diagrama de pressão versus volume:
Sejam WI, WII e WIII os módulos dos trabalhos realizados pelo gás nos processos I, II e III, respectivamente.
Com base nessas informações, é correto afirmar que:
a) WI < WII < WIII b) WI = WII = WIII c) WI = WII > WIII d) WI > WII > WIII.
10-(Uenf-RJ) Um gás perfeito sofre uma transformação que pode ser representada no diagrama abaixo.
Calcule:
a) a relação entre as temperaturas nos estados A e C.
b) o trabalho realizado pelo gás na transformação ABC.
11-(Uneb-Ba) Um gás ideal sofre uma expansão isobárica, variando seu volume de 2 m3até 5 m3. Se o trabalho realizado sobre o gás foi de 30J, a pressão mantida durante a expansão, em N/m2, foi de:
12-(FUVEST-SP) A figura mostra o corte transversal de um cilindro de eixo vertical com base de área igual a 500cm2 , vedado em sua parte superior por um êmbolo de massa m que pode deslizar sem atrito.
O cilindro contém 0,50 mol de gás que se comporta como ideal. O sistema está em equilíbrio a uma temperatura de 300K e a altura h, indicada na figura, vale 20cm. Adote para a constante dos gases o valor R = 8,0 J/mol, para a aceleração da gravidade o valor10m/s2 e para a pressão atmosférica local o valor 1,00 x 105N/m2. Determine:
a) A massa do êmbolo em kg.
b) Determine o trabalho W realizado pelo gás quando sua temperatura é elevada lentamente até 420K.
13-(UFPE-PE) Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 cm de aresta, contém gás ideal à temperatura de 300
K e à pressão de 1 atm. Qual a variação da força que atua em uma das paredes da caixa, em N, após o sistema ser aquecido para 330 K e estar em equilíbrio térmico? Despreze a dilatação térmica do metal.
14-(UFPE-PE) Um cilindro de 20 cm2 de seção reta contém um gás ideal comprimido em seu interior por um pistão móvel, de massa desprezível e sem atrito. O pistão repousa a uma altura ho = 1,0 m. A base do cilindro está em contato com um forno, de forma que a temperatura do gás permanece constante.
Bolinhas de chumbo são lentamente depositadas sobre o pistão até que o mesmo atinja a altura h = 80 cm. Determine a massa de chumbo, em kg, que foi depositado sobre o pistão. Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm=105N/m2 e g=10m/s2
15-(FGV-SP) O diagrama relaciona valores de pressão e volume que ocorrem em determinada máquina térmica.
De sua análise, pode-se inferir que
a) se a linha 2 fosse uma reta ligando os pontos A e B, ela representaria uma expansão isotérmica do gás.
b) a área compreendida entre as duas curvas representa o trabalho realizado sobre o gás no decorrer de um ciclo completo.
c) a área formada imediatamente abaixo da linha indicada por 1 e o eixo V equivale, numericamente, ao trabalho útil realizado pelo gás em um ciclo.
d) o ciclo representa os sucessivos valores de pressão e volume, que ocorrem em uma máquina podendo ser, por exemplo, uma locomotiva a vapor.
e) no ponto indicado por A, o mecanismo apresenta grande capacidade de realização de trabalho devido aos valores de pressão e volume que se associam a esse ponto.
16-(PUC-SP) Uma amostra de gás ideal sofre o processo termodinâmico cíclico representado no gráfico a seguir.
Ao completar um ciclo, o trabalho, em joules, realizado pela força que o gás exerce nas paredes do recipiente é
17-(UERJ-RJ) Observe o ciclo mostrado no gráfico P × V a seguir.
Considerando este ciclo completo, o trabalho realizado, em joules, vale:
18-(UFC-CE) Um gás ideal sofre as transformações mostradas no diagrama da figura a seguir.
Determine o trabalho total realizado durante os quatro processos termodinâmicos ABCDA.
19-(CFT-MG) O diagrama P × V da figura refere-se a um gás ideal, passando por uma transformação cíclica.
O ponto em que a temperatura se apresenta mais alta corresponde a __________; e o trabalho realizado pelo gás, no processo AB, é __________ joules.
A opção que completa, corretamente, as lacunas é
20-(UFRGS-RS) O gráfico a seguir representa o ciclo de uma máquina térmica ideal.
O trabalho total realizado em um ciclo é
a) 0 J. b) 3,0 J. c) 4,5 J. d) 6,0 J. e) 9,0 J.
21-(UEL-PR) Uma dada massa de gás perfeito realiza uma transformação cíclica, como está representada no gráfico pV a seguir. O trabalho realizado pelo gás ao descrever o ciclo ABCA, em joules, vale:
a) 3,0·10-1.
b) 4,0·10-1.
c) 6,0·10-1.
d) 8,0·10-1.
e) 9,0·10-1.
22-(UECE-CE)
No diagrama P-V a seguir, quatro processos termodinâmicos cíclicos executados por um gás, com seus respectivos estados iniciais, estão representados. O processo no qual o trabalho resultante, realizado pelo gás é menor é o
23-(PUC-RJ)
Uma quantidade de gás passa da temperatura de 27oC = 300K a 227oC = 500K, por um processo a pressão constante (isobárico) igual a 1 atm = 1,0 x 105 Pa.
a) Calcule o volume inicial, sabendo que a massa de gás afetada foi de 60 kg e a densidade do gás é de 1,2 kg/m3.
b) Calcule o volume final e indique se o gás sofreu expansão ou contração.
c) Calcule o trabalho realizado pelo gás.
24-(UDESC-SC)
Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura.
O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo é:
25-(UNIOESTE-PR)
A figura abaixo apresenta o diagrama pV para o ciclo fechado de uma máquina térmica que usa um gás ideal monoatômico como substância de trabalho. Considerando p1, p2 e p3 respectivamente como as pressões nos pontos 1, 2 e 3, as informações da figura e que p2=5·p1, pode-se afirmar:
I. O processo 1→2 é isocórico e o processo 3→1 isobárico.
II. O trabalho realizado sobre o sistema (gás monoatômico) no processo 1→2 é maior que zero joule.
III. O calor transferido ao sistema (gás monoatômico) no processo 3→1 é menor que zero joule.
IV. A temperatura no ponto 3 é 5 vezes maior do que aquela no ponto 1.
V. A variação da energia interna do sistema é nula no ciclo 1231.
Considere as afirmações acima e assinale a alternativa correta.
A. A afirmativa V e falsa.
B. As alternativas I e II são verdadeiras.
C. As alternativas I, II e IV são falsas.
D. Todas as alternativas são falsas.
E. As alternativas I, III e IV são verdadeiras.
26-UFF-RJ)
O ciclo de Stirling é um ciclo termodinâmico reversível utilizado em algumas máquinas térmicas. Considere o ciclo de Stirling para 1 mol de um gás ideal monoatônico ilustrado no diagrama PV.
Os processos AB e CD são isotérmicos e os processos BC e DA são isocóricos.
Preencha a tabela para a pressão, volume e temperatura nos pontos A, B, C, D. Escreva as suas respostas em função de PA, VA, PC, VC e
de R (constante universal dos gases). Justifique o preenchimento das colunas P & T.
b) Complete a tabela com os valores do calor absorvido pelo gás (Q), da variação da sua energia interna (ΔU) e do trabalho realizado pelo
gás (W), medidos em Joule, em cada um dos trechos AB, BC, CD e DA, representados no diagrama PV. Justifique o preenchimento das colunas para Q e ΔU.
Confira a resolução comentada