Tópico 5 - Editora Saraiva

101 (Mack-SP) Nas transformações adiabáticas, podemos relacionar
a pressão p de um gás com o seu volume V pela expressão
p · V γ = K, onde γ e K são constantes. Para que K tenha dimensão de
trabalho, γ:
a) deve ter dimensão de força.
b) deve ter dimensão de massa.
c) deve ter dimensão de temperatura.
d) deve ter dimensão de deslocamento.
e) deve ser adimensional.
Resolução:
p V γ = K
[p] = [F]
[A]
[V] = L3 = M L T–2
L 2 = m L –1 T –2
[τ] = [F][d] = M L T –2 L = M L 2 T –2
Como [p] [V] = M L –1 T –2 L3 = M L2 T –2 ,
então γ deve ser adimensional.
Resposta: e
102 E.R. Determine a variação da entropia (ΔS) de um sistema
constituído de 200 g de gelo, a 0 °C, quando essa amostra sofre
fusão.
Dado: calor latente de fusão do gelo = 336 J
g
Resolução:
ΔS = Q
T = m LF T
ΔS = 200 · 336
(0 + 273) J
K
ΔS 246 J
K
103 (ITA-SP) Calcule a variação de entropia (ΔS) quando, num processo
à pressão constante de 1,0 atm, se transformam integralmente
em vapor 3,0 kg de água que se encontram inicialmente no estado
líquido, à temperaura de 100 °C.
Dado: calor de vaporização da água = 5,4 · 10 5 cal/kg
Resolução:
ΔS = Q
T = m L v
T
ΔS 4 343 cal/K
⇒ ΔS = 3,0 · 5,4 · 105
(100 + 273)
Resposta: ΔS 4 343 cal/K
(cal/K)
104 Em um recipiente de capacidade térmica desprezível e termicamente
isolado, são misturados 100 g de água a 10 °C com 200 g de
água a 40 °C.
Dado: calor específ ico da água = 1 cal/g °C
Pede-se determinar a variação de entropia (ΔS) ocorrida nesse sistema,
na transformação termodinâmica, do início da mistura até o equilíbrio
térmico f inal.
Resolução:
Como a transformação termodinâmica citada é espontânea, a entropia
do sistema deve aumentar e ΔS 0.
Tópico 5 – Termodinâmica
111
1. Q + Q = 0
cedido recebido
(m c Δθ) + (m c Δθ) = 0
água quente água fria
200 · 1 (θ – 40) + 100 · 1 (θ – 10) = 0
f f
2θ – 80 + θ – 10 = 0
f f
3θ = 90 f
θ = 30 °C
f
2. Q = m c Δθ
Q = 100 · 1 (30 – 10) (cal) ⇒ Q = +2 000 cal
1 1
Q = 200 · 1 (30 – 40) (cal) ⇒ Q = –2 000 cal
2 2
3. Água fria
ΔS = 1 Q1 T1 Para T , usaremos o valor médio entre as temperaturas inicial (10 °C)
1
e f inal (30 °C)
T = 20 °C.
1
ΔS =
2 000 cal
1 (20 + 273) K
ΔS +6,8 cal/K
4. Água quente
ΔS = 2 Q2 T2 Usaremos:
T =
30 + 40
°C = 35 °C
2 2
Assim,
ΔS =
–2 000 cal
–6,5 cal/K
2 (35 + 273) K
Portanto,
ΔS = ΔS + ΔS = (+6,8) + (–6,5)
1 2
ΔS = +0,3 cal/K
Resposta: ΔS = +0,3 cal/K
105 (UnB-DF) Quanto aos processos sofridos por gases ideais entre
dois estados, julgue os itens a seguir:
a) Num processo isotérmico, há troca de calor com o meio exterior.
b) Num processo adiabático, não há transferência de calor para o meio
exterior.
c) Um processo adiabático é um processo lento, em que a variação de
energia do gás é igual ao trabalho realizado sobre este.
d) Um processo isotérmico é um processo lento, no qual há variação
na energia interna do gás.
e) Num processo isotérmico, a energia cinética média das moléculas é
a mesma nos estados inicial e f inal.
f) Num processo isotérmico de compressão de um gás, a pressão exercida
sobre as paredes do recipiente que contém o gás aumentará.
g) Num processo adiabático, a variação de energia do gás é nula.
h) A temperatura do gás no estado f inal depende do processo seguido
e da natureza do gás.
Resolução:
a) Verdadeiro — Num processo isotérmico, a temperatura não varia
e a energia interna permanece constante (ΔU = 0).
Assim, para realizar trabalho, o sistema deve receber calor e, para
fornecer calor, deve receber trabalho.
b) Verdadeiro — Processo adiabático é aquele que ocorre sem trocas
de calor com o meio externo.
c) Falso.