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Exercícios sobre Primeira Lei da Termodinâmica para Processos Isovolumétricos

Exercícios de Física

Esta lista de exercícios trata sobre a Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a transformações gasosas que ocorrem em volume constante. Publicado por: Rafael Helerbrock
questão 1

Analise as alternativas abaixo e assinale a alternativa correta relativa aos processos termodinâmicos isovolumétricos.

a) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é negativo.

b) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é positivo.

c) Nos processos isovolumétricos, a pressão do gás permanece constante, enquanto a temperatura e o volume variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

d) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás altera-se, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

e) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás permanece constante, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

questão 2

Certo gás diatômico e ideal recebe 12 J de calor de uma fonte externa durante uma transformação isocórica. Considerando que o gás não cede qualquer quantidade de energia em forma de calor para suas vizinhanças, a variação da energia interna do gás, durante essa transformação, é de:

a) +6,0 J

b) -12,0 J

c) +12,0 J

d) +24,0 J

e) -24,0 J

questão 3

Certo gás monoatômico e ideal sofre uma transformação termodinâmica na qual seu volume permanece constante. Durante o processo, o gás cede quatro calorias para o meio externo. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a variação da energia interna, a quantidade de calor envolvido no processo e o trabalho realizado sobre ou pelo gás, respectivamente.

a) -4 cal, -4 cal e 0 cal

b) +4 cal, -4 cal e 0 cal

c) +4 cal, +4 cal e 0 cal

d) 0 cal, 0 cal, -4 cal

e) 0 cal, -4 cal, -4 cal

questão 4

Durante um processo isovolumétrico, um gás recebe do meio externo uma quantidade de calor Q. Podemos afirmar que a variação de sua energia interna e sua pressão terão seus módulos, respectivamente:

a) Mantidos constantes e aumentados

b) Reduzidos e aumentados

c) Aumentados e aumentados

d) Reduzidos e mantidos constantes

e) Aumentados e reduzidos

respostas
Questão 1

Letra E

Vamos analisar as alternativas:

a) FALSA – Nas transformações isovolumétricas. nenhum trabalho é realizado sobre ou pelo gás.

b) FALSA – Nas transformações isovolumétricas, nenhum trabalho é realizado sobre ou pelo gás.

c) FALSA – Nas transformações isovolumétricas, a grandeza física que é mantida constante é o volume, não a pressão do gás.

d) FALSA – Nas transformações isovolumétricas, o volume do gás é mantido constante.

e) VERDADEIRA – Como o volume não se altera nas transformações isovolumétricas, não há realização de trabalho por ou sobre o gás.

 

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Questão 2

Letra C

Enquanto o número de graus de liberdade de um gás (quantidade de direções que as moléculas de um gás podem transladar, rotacionar e vibrar) afeta a fórmula utilizada para o cálculo de sua energia interna, a quantidade de calor recebida por ele durante uma transformação isovolumétrica é exatamente igual à quantidade de calor recebida ou cedida por ele. Dizemos que, quando um gás recebe calor, sua energia interna sofre um acréscimo, portanto, apresentará sinal positivo. A Primeira Lei da Termodinâmica para gases ideais que sofrem transformações isovolumétricas é dada por:

Legenda:
ΔU – variação da energia interna do gás (J – joules)
Q – calor recebido ou cedido (J)

Dessa forma, a variação da energia interna do gás é dada pela própria quantidade de calor por ele absorvida: +12,0 J.

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Questão 3

 Letra A

Como o gás cede calor, o sinal de Q será negativo. Logo, seu valor será de -4 cal. Além disso, de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica para Processos Isovolumétricos, a variação de energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocada pelo gás e o meio:

Dessa forma, sua variação de energia interna também vale -4 cal, e a quantidade de trabalho realizada sobre o gás ou pelo gás é nula, já que seu volume não sofre qualquer variação. Portanto, a alternativa correta é a letra A. 

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Questão 4

Letra C

Nas transformações isovolumétricas, toda quantidade de calor cedida ou recebida pelo gás é transformada em variações de energia interna, portanto, ao receber calor de uma fonte externa, a energia do gás sofre aumento. Além disso, por estar confinado, a temperatura do gás aumenta, juntamente com os choques de suas moléculas com as paredes do recipiente, fazendo aumentar sua pressão. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

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