Termodinâmica e Dilatação térmica

Question 1

O primeiro princípio da Termodinâmica estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocados entre um sistema e seu meio exterior no que se refere à variação da energia interna do sistema. A primeira lei da Termodinâmica sugere portanto que…?

Answer 1

De acordo com o princípio da Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra.

Question 2

A 2ª Lei da Termodinâmica estabelece que:

Answer 2

É impossível que uma máquina térmica cíclica converta integralmente calor em Trabalho.Tem-se a segunda lei da termodinâmica: em processos adiabáticos (em que não há troca de calor com ambiente externo), a entropia do sistema permanece constante ou aumenta, contudo nunca diminui.

Question 3

O que é a energia interna de um sistema?

Answer 3

É o somatório de vários tipos de energia existentes em suas partículas.

Question 4

Dê a expressão definida pela Lei de Joule:

Answer 4

U=3.(n.R.T)/2

U-> energia interna
T-> temperatura absoluta(KELVIN)

Question 5

“O aumento da temperatura absoluta corresponde a _____________ da energia interna, e a variação de energia interna é ___________”.

Answer 5

Um aumento; positiva.

Question 6

“Se há diminuição de temperatura, a energia interna _________, e sua variação é _________”.

Answer 6

Diminui; negativa.

Question 7

“Quando a temperatura permanece constante, a energia interna _______________, e sua variação é ___________”.

Answer 7

Também se mantém constante; nula.

/\U=0

Question 8

Relacionando a Lei de Joule com a Equação de Clapeyron, temos a expressão:

Answer 8

U= 3.(p.V)/2
p-> pressão
V-> volume

Question 9

“Quando o gás se expande o gás __________ trabalho”.

Answer 9

Realiza.

Question 10

“Quando o gás é comprimido o gás __________ trabalho”.

Answer 10

Recebe.

Question 11

“Na expansão do gás, o trabalho é __________”.

Answer 11

Positivo.

Question 12

Na compressão do gás, o trabalho é ___________”.

Answer 12

Negativo.

Question 13

“Se o gás não se expande nem é comprimido, o trabalho é ___________”.

Answer 13

Nulo.

Question 14

“O calor recebido é __________”.

Answer 14

Positivo.

Question 14

“O calor cedido é __________”.

Answer 14

Negativo.

Question 14

“As trocas de energia entre um sistema gasoso e o meio externo podem dar-se tanto ___________ como por ___________”.

Answer 14

Pela realização de trabalho; trocas de calor.

Question 14

Matematicamente a 1ª Lei da Termodinâmica pode ser expressa por:

Answer 14

/\U= Q - W

/\U -> variação de energia interna
Q-> quantidade de calor
W-> trabalho

Question 14

“Nas transformações isotérmicas, a variação de sua energia interna é __________”.

Answer 14

Nula.

/\U = 0
Q=W

Question 14

“Nas transformações isométricas ou isocóricas, o sistema não troca ____________ com o meio externo”.

Answer 14

Trabalho.

/\U=Q
W=0

Question 14

“Nas transformações isobáricas, a pressão se mantém constante. Quando a temperatura absoluta do sistema aumenta, seu volume _____________. A energia interna __________ e o sistema ____________”.

Answer 14

Aumenta; aumenta; realiza trabalho. +++

Question 14

“Nas transformações isobáricas, a pressão se mantém constante. Quando a temperatura absoluta do sistema diminui, seu volume __________. A energia interna __________ e o sistema _____________”.

Answer 14

Diminui; diminui; recebe trabalho. —

Question 14

“Nas transformações adiabáticas ______________”.

Answer 14

Não há troca de calor entre o sistema e o meio externo. Toda a energia recebida ou cedida pelo sistema ocorre por meio de trabalho.

/\U = -W
Q=0

Question 14

“Nas transformações adiabáticas, quando o sistema recebe trabalho, a energia interna __________”.

Answer 14

Aumenta.

Question 14

“Nas transformações adiabáticas, quando o sistema realiza trabalho, a energia interna __________”.

Answer 14

Diminui.

Question 14

Quais são as formas de transferência de energia entre corpos?

Answer 14

Calor e trabalho. É possível, por exemplo, aquecer um gás realizando-se trabalho sobre ele. Além disso, numa transformação adiabática (em que não há troca de calor entre o sistema e o meio externo) de um gás, sua temperatura pode variar.

Question 14

“Um gás pode receber calor do meio externo e sua temperatura permanecer constante”. Essa afirmação é:

Answer 14

Verdadeira. O gás pode, ao receber calor, ser expandido proporcionalmente. Dessa forma, ele não terá variação em sua temperatura. Isso ocorre, por exemplo, em uma transformação isotérmica (A quantidade de calor é igual ao trabalho). Como a variação de energia interna é igual à quantidade de calor menos trabalho, caso eles sejam iguais, a variação de energia interna será nula, e como esta está diretamente ligada à temperatura, esta permanecerá constante.

Question 14

“A energia interna de dada massa de gás é função exclusiva de sua temperatura”. Essa afirmação está:

Answer 14

Correta.

U = 3.(n.R.T)/2

n constante
R constante
U ~ T

Question 15

O sistema físico intermediário na conversão entre energia térmica e energia mecânica é um ______________”.

Answer 15

Gás perfeito.

Question 16

“Para que o gás realize uma expansão isobárica, é necessário que o sistema ____________ certa quantidade de calor do meio”.

Answer 16

Receba.

Question 17

“Para que o gás sofra uma expansão isotérmica, é necessário que o sistema ___________ calor do meio, o qual é convertido em trabalho”.

Answer 17

Receba.

Question 18

“Em uma compressão adiabática do gás, o meio ____________ trabalho sobre o sistema, com consequente aumento da energia interna do gás”.

Answer 18

Realiza.

Question 19

“Em uma compressão isobárica, o gás tem sua temperatura e sua energia interna ______________”.

Answer 19

Diminuídas.

Question 20

“A área destacada sob a curva que representa a transformação sofrida pelo gás, indicada no diagrama pressão x volume, é igual ao módulo do ____________”.

Answer 20

Trabalho.

Question 21

“Numa transformação aberta, quando um sistema realiza trabalho, seu volume ____________”.

Answer 21

Aumenta.

Question 22

“Numa transformação aberta, quando um sistema recebe trabalho, seu volume ____________”.

Answer 22

Diminui.

Question 23

“Numa transformação aberta, quando um sistema não troca trabalho com o meio externo, seu volume _____________”.

Answer 23

Permanece constante.

Question 24

“O trabalho trocado entre o sistema e o meio externo depende não somente dos estados inicial e final, mas também dos ______________”.

Answer 24

Estados intermediários.

Question 25

“Um sistema gasoso sofre uma transformação ____________ quando o estado final dessa transformação coincide com o estado inicial”.

Answer 25

Cíclica ou fechada.

Question 26

“O módulo do trabalho total trocado com o meio externo é determinado pela ___________ à curva fechada representativa do ciclo”.

Answer 26

Área interna.

Question 27

“O ciclo no sentido horário indica que o sistema ____________ trabalho”.

Answer 27

Realiza. W > 0

Question 28

“O ciclo no sentido anti-horário indica que o sistema ____________ trabalho”.

Answer 28

Recebe. W < 0

Question 29

“Quanto mais afastada dos eixos se encontra uma isoterma, ___________ é a temperatura associada a ela”.

Answer 29

Maior.

Question 30

“A variação da energia interna no ciclo é __________”.

Answer 30

Nula.

Question 31

“Em um aquecimento isométrico, todo o calor recebido pelo sistema é integralmente utilizado para ______________”.

Answer 31

Aumento de sua energia interna.

Qv = /\Uv

Question 32

“O aquecimento isobárico é acompanhado de ___________”. Dessa forma, o sistema recebe calor, usa parte dessa energia para realizar trabalho e, com o restante, produz aumento em sua energia interna.

Answer 32

Uma realização de trabalho.

Qp = Wp + /\Up

Question 33

“Se o aquecimento sofrido pela massa de gás perfeito foi o mesmo a volume e a pressão constantes (/\Uv = /\Up), concluímos que sob pressão constante esse sistema recebeu _________ calor, pois parte dessa energia foi utilizada para a realização de trabalho, o que não ocorre quando o aquecimento é feito a volume constante”.

Answer 33

Mais.

Qp > Qv
Wp = Qp - Qv

Question 34

“Para o aquecimento (/\Uv = /\Up), precisamos fornecer mais calor ao gás quando a transformação é feita a ___________ constante do que quando é feita a ___________ constante”.

Answer 34

Pressão; volume.

Question 35

“Um mesmo gás tem um calor específico para transformações a pressão constante (cp) e outro para transformações a volume constante (cv). Isso porque cada unidade de massa desse gás tem que receber _______ calor a pressão constante do que a volume constante para que sua temperatura seja elevada em uma unidade”.

Answer 35

Mais.

cp > cv

Question 36

Cite a Relação de Mayer:

Answer 36

R/M = cp - cv Ou R = Cp - Cv
Sendo,
Cp = cp.M

Cp-> calor específico molar do gás a pressão constante
Cv-> calor específico molar do gás a volume constante
M -> massa molar do gás
R -> constante universal dos gases perfeitos
cp-> calor específico do gás a pressão constante
cv-> calor específico do gás a volume constante

Question 37

“Para um gás perfeito, a diferença entre os calores específicos molares a pressão constante e volume constante é igual à constante universal dos gases perfeitos”. Esse enunciado foi deduzido pela:

Answer 37

Relação de Mayer.

R = Cp - Cv

Question 38

“A curva representativa da função adiabática, num diagrama pressão x volume, é semelhante a uma hipérbole, porém ___________ em relação às isotermas, interceptando-as”.

Answer 38

Mais inclinadas.

Question 39

“_____________ são os dispositivos usados para converter energia térmica em energia mecânica”.

Answer 39

Máquinas térmicas.

Question 40

“O trabalho realizado pela máquina térmica é igual à diferença entre os módulos do ______________ e do ________________”.

Answer 40

Calor recebido da fonte quente; calor rejeitado para a fonte fria.
W = |Qa| - |Qb|

Qa-> quantidade de calor vinda da fonte quente
Qb -> quantidade de calor rejeitado para a fonte fria.

Question 41

O rendimento de uma máquina térmica é definido pela fração do calor recebido da fonte quente que é usada para a realização de trabalho:

Answer 41

n= W / |Qa| = 1 - |Qb|/ |Qa|

Question 42

“O rendimento de uma máquina térmica é função ___________”.

Answer 42

Das temperaturas das fontes fria e quente. Independente do fluido operante.

Question 43

“O ciclo de Carnot é composto de __________ e __________, intercaladas”.

Answer 43

Duas isotérmicas; duas adiabáticas.

Question 44

No ciclo de Carnot, os calores trocados (Qa e Qb) e as temperaturas absolutas (Ta e Tb) das fontes quente e fria são proporcionais, valendo a relação:

Answer 44

|Qa| / |Qb| = Ta/Tb

Question 45

“O ___________ seria a temperatura da fonte fria de uma máquina ideal de Carnot, que operasse com rendimento de 100%”. Entretanto isso, na prática, é impossível.

Answer 45

Zero absoluto.

Question 46

“A transformação reversível é aquela que, após seu término, o sistema pode retornar a suas condições iniciais pelo mesmo caminho, isto é, passando pelos mesmos estados intermediários, na seqüência inversa daquela ocorrida na transformação inicial, sem transferência externa”. Como a maioria dos processos naturais são irreversíveis, o que se pode afirmar a cerca da entropia do Universo?

Answer 46

Como a entropia é uma medida da desordem e os sistemas físicos tendem para estados cada vez desordenados, em processos naturais, a entropia do Universo vem aumentando ao longo do tempo.

Question 47

A variação de entropia (/\S) de um sistema, quando se agrega uma quantidade de calor (Q), mediante um processo reversível (à temperatura absoluta constante T), é dada por:

Answer 47

/\S = Q/T

Question 48

“Se um sistema recebe calor Q>0, sua entropia __________”.

Answer 48

Aumenta.

/\S>0

Question 49

“Se um sistema libera calor Q.

Answer 49

Diminui.

/\S<0

Question 50

“Se um sistema não troca calor com o meio externo (transformação adiabática), Q=0, a entropia do sistema _____________”.

Answer 50

Não varia.

/\S=0

Question 51

“Ao aquecermos um corpo, aumentamos a energia de agitação de suas moléculas e, consequentemente, sua temperatura. Isso, em geral, provoca um __________ nas dimensões do corpo, fenômeno denominado ______________. Uma diminuição de temperatura produz, em geral, uma __________ nas dimensões do corpo, uma ______________”.

Answer 51

Aumento; dilatação térmica; diminuição; contração térmica.

Question 52

A variação total de comprimento sofrida por um fio é dada pela relação:

Answer 52

/\L = Lo.a./\T

/\L-> variação de comprimento
Lo-> comprimento inicial
a-> coeficiente de dilatação linear
/\T-> variação de temperatura.

Question 53

Qual a unidade do coeficiente de dilatação linear?

Answer 53

É o inverso da unidade de temperatura, como 1/°C, 1/°F e 1/K.

Question 54

“O coeficiente de dilatação linear médio é uma característica da substância e indica sua __________________, quando sofre a variação de uma unidade na temperatura”.

Answer 54

Dilatação média por unidade de comprimento.

Question 55

“Um material é considerado isótropo em relação à dilatação térmica quando seu coeficiente de dilatação linear é __________ em diferentes direções. O vidro, por exemplo, é isótropo. Assim, se um cubo de vidro for aquecido de modo que em todos os seus pontos ocorra a mesma variação de temperatura, ele se dilatará ___________ sua forma cúbica”.

Answer 55

O mesmo; mantendo.

Question 56

“Duas barras A e B de coeficientes de dilatação linear aa e ab e comprimentos La e Lb, são emendadas de modo que constitua uma única barra de comprimento (La + Lb)”. Qual é o coeficiente de dilatação linear dessa nova barra?

Answer 56

O coeficiente de dilatação linear dessa nova barra é a média ponderada dos coeficientes de dilatação linear das barras A e B, sendo os “pesos” os respectivos comprimentos iniciais.

a -> (La.aa + Lb.ab)/ La + Lb

a-> coeficiente de dilatação linear da nova barra
La-> comprimento inicial da barra A
Lb-> comprimento inicial da barra B
aa-> coeficiente linear da barra A
ab-> coeficiente linear da barra B

Question 57

A relação capaz de determinar a variação da área de um sólido que sofre dilatação ou contração térmica é:

Answer 57

/\A = Ao.B./\T

/\A-> variação da área
Ao-> área inicial
B-> coeficiente de dilatação superficial do material
/\T-> variação de temperatura.

Question 58

A relação capaz de determinar a variação do volume de sólidos e líquidos que sofram dilatação ou contração térmica é:

Answer 58

/\V = Vo.Y./\T

/\V-> variação de volume
Vo-> volume inicial
Y-> coeficiente de dilatação volumétrica ou cúbica do material
/\T-> variação de temperatura.

Question 59

A relação entre os coeficientes de dilatação linear, superficial e volumétrico é:

Answer 59

B=2a
Y=3a
a=B/2=Y/3

Question 60

“Se o sólido em questão possuir uma cavidade, com o aquecimento ela _______________________. Portanto, o volume interno de um frasco de vidro pode variar, no aquecimento ou no resfriamento, como se fosse _____________________. O mesmo ocorre com uma placa que tenha um orifício, que se dilatará ou se contrairá ________________, no aquecimento e no resfriamento, como se estivesse _____________________”.

Answer 60

Se dilatará, como se estivesse preenchida pela substância de que é constituído o sólido, um bloco maciço de vidro; junto da placa; preenchido do mesmo material da placa.

Question 61

Explique o que ocorreu no Experimento de Gravezande:

Answer 61

Trata-se do experimento no qual se utilizou uma esfera metálica maciça e um anel metálico de diâmetro um pouco maior que o da esfera e um bico de Bunsen. Antes de ser aquecida, a esfera passa folgadamente pelo anel, já que seu diâmetro é menor que o diâmetro interno do anel. Com o aquecimento, a esfera dilata-se e seu diâmetro aumenta, o que a impede de passar pelo anel.

Question 62

“Se uma porção de chá muito quente é colocada no interior de um copo de vidro comum, ele pode trincar”. Explique o exposto:

Answer 62

Isso ocorre porque a parte interna do copo é aquecida e se dilata. Como o vidro é um péssimo condutor de calor, a face externa do copo demora para ser aquecida. É essa diferença de dilatação entre as partes interna e externa que provoca o trincamento do vidro.

Question 63

“Líquidos muito gelados e comida muito quente podem provocar sérios danos aos dentes”. Explique o exposto:

Answer 63

Isso ocorre devido à dilatação ou contração do material usado nas obturações. As obturações metálicas se expandem e se contraem mais do que os dentes. Isso pode provocar fraturas ou infiltrações, quando são ingeridos líquidos muito gelados ou comidas muito quentes.

Question 64

“__________, em verdade, ocorre nas três dimensões: largura, comprimento e altura”.

Answer 64

Toda dilatação.

Question 65

“Quando um corpo que contém um orifício dilata, as dimensões do orifício ____________”.

Answer 65

Dilatam também.

Question 66

“Os coeficientes de dilatação linear, superficial e volumétrica, em corpos homogêneos e isótropos, guardam, nesta ordem, a proporção de ______________”.

Answer 66

1 para 2 para 3.

Question 67

“A variação das dimensões de um corpo depende de ____________, do _______________ e da _______________”.

Answer 67

Suas dimensões iniciais; coeficiente de dilatação; variação de temperatura sofrida.

Question 68

“Se observam dois tipos de dilatação para os líquidos: uma _______________ e outra __________________”.

Answer 68

Real (que não depende do frasco); aparente (afetada pela dilatação do frasco).

Question 69

“Os coeficientes de dilatação real dos líquidos são, em geral, ____________ que os dos sólidos”.

Answer 69

Maiores.

Question 70

“Consideremos um frasco totalmente cheio com um líquido. Ao aquecermos o conjunto, notamos que ocorre um extravasamento parcial do líquido. Após o aquecimento o recipiente continua cheio. A quantidade de líquido extravasado representa a __________________, pois o recipiente também se dilatou, aumentando sua capacidade”.

Answer 70

Aparente dilatação do líquido.

Question 71

A dilatação real do líquido corresponde à variação da capacidade do frasco mais o volume do líquido extravasado:

Answer 71

/\Vr=/\Vf + /\Va

Question 72

O coeficiente de dilatação real do líquido é igual à soma do seu coeficiente de dilatação aparente com o coeficiente de dilatação do frasco que o contém:

Answer 72

Yr=Yf+Ya

Question 73

“A dilatação real depende ________________, enquanto que a dilatação aparente depende ______________. um mesmo líquido apresenta dilatações aparentes diferentes quando medidas em dois frascos de materiais diferentes, pois o frasco que se dilata menos provoca maior extravasamento e maior dilatação aparente”.

Answer 73

Somente do líquido; também do frasco em que foi medida.

Question 74

“Com a variação de temperatura, a massa da substância considerada ____________, porém seu volume ___________, o que provoca alteração em sua massa específica ou densidade absoluta”.

Answer 74

Permanece inalterada; varia.

Question 75

A expressão capaz de demonstrar a diminuição da massa específica com o aumento da temperatura é:

Answer 75

d=do/(1 + Y./\T)

d-> densidade absoluta final
do-> densidade absoluta inicial
Y-> coeficiente de dilatação volumétrica
/\T-> variação de temperatura.

Question 76

“A massa específica de um líquido ____________ com o aumento da temperatura”.

Answer 76

Diminui.

Question 77

“Em geral, um líquido, quando aquecido, sempre se dilata, aumentando de volume. No entanto, a água constitui um exceção a essa regra, pois, ao ser aquecida de _______ a _______, tem seu volume diminuído”.

Answer 77

0°C;4°C.

Question 78

“A 4°C o volume da água é _________ e, portanto, sua massa específica é ____________”.

Answer 78

Mínimo; máxima.

Question 79

“A dilatação anômala da água explica por que um lago congela apenas na superfície. Durante o resfriamento da água da superfície, até 4°C a densidade aumenta, e essa água desce, produzindo a subida da água mais quente do fundo (convecção). Isso ocorre até que toda a água do lago atinja 4°C, pois a partir daí, quando a temperatura da água da superfície diminui, seu volume __________, ____________ a densidade. Em consequência, essa água mais fria não desce mais e acaba se solidificando. Esse gelo formado na superfície isola o restante da água, fazendo que a temperatura no fundo do lago conserve-se acima de 0°C

Answer 79

Aumenta; diminuindo.