A primeira lei da termodinâmica estabelece o princípio da conservação de energia para sistemas termodinâmicos, permitindo prever o comportamento de um gás sob transformações termodinâmicas. Um sistema não pode criar ou destruir energia, apenas armazená-la ou transferi-la como trabalho ou calor.

2. PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Chamamos de 1ª Lei da Termodinâmica o princípio da conservação de
energia aplicada à termodinâmica, o que torna possível prever o
comportamento de um sistema gasoso ao sofrer uma transformação
termodinâmica.
• Analisando o princípio da conservação de energia ao contexto da
termodinâmica:
• Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-
la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho, ou ambas as
situações simultaneamente. Então, ao receber uma quantidade Q de
calor esta poderá realizar um Trabalho T e aumentar a energia interna do
sistema U ou seja Expressando matematicamente:
• Q = T + . U Sendo todas as unidades medidas em Joule (J)
esta poderá realizar um trabalho

3. • Conhecendo esta lei, podemos observar seu comportamento para cada uma das
grandezas apresentadas:
Calor Trabalho Energia Interna Q//ΔU
Recebe Realiza Aumenta >0
Cede Recebe Diminui <0
não troca não realiza e nem recebe não varia =0

4. 01) Ao receber uma quantidade de calor Q=50J, um gás realiza um trabalho
igual a 12J, sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor
era U=100J, qual será esta energia após o recebimento?
Q= T + U
50= 12 + (U – 100)
50= 12 – 100 + U
U= 88 + 50 = 138 J

5. 1. (ENEM-MEC) O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o
cozimento de alimentos e isto se deve
a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.
b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura
de ebulição da água no local.
c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.
d) à quantidade de vapor que esta sendo liberada pela válvula.
e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas
comuns.
1. B
Sabemos, a partir dos estudos de calorimetria, que, quando os corpos
estão mudando de fase, eles não alteram a temperatura. Ex: a água saindo
de seu estado sólido para seu estado líquido permanece a 0ºC até que o
processo seja total.
Quando a água está virando vapor, o mesmo acontece à temperatura de
100º C. Porém, quando aumentamos a pressão a volume constante, a
temperatura também aumenta e por isso a água dentro da panela de
pressão tem temperatura maior que a água que se encontra fora da panela,
cozinhando assim os alimentos mais rapidamente.

6. • 2. (UFAM-AM) Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tipos de
transformações ou mudanças de estado de um gás.
• I – em uma transformação isocórica o volume do gás permanece constante.
• II – em uma transformação isobárica a pressão do gás permanece constante.
• III – em uma transformação isotérmica a temperatura do gás permanece
constante.
• IV – em uma transformação adiabática variam o volume, a pressão e a
temperatura.
Com a relação as quatro afirmativas acima, podemos dizer que:
a) só I e III são verdadeiras.
b) só II e III são verdadeiras.
c) I, II, III e IV são verdadeiras.
d) só I é verdadeira.
e) todas são falsas.

7. • 2. C
• Pela teoria de calorimetria:
• Isocórico ou isovolumétrico: processo onde o volume permanece
constante
• Isobárico: processo onde a pressão permanece constante
• Isotérmico: processo onde a temperatura permanece constante
• Adiabático: processo onde a quantidade de calor é zero. (isso não
implica dizer nenhum dos outros processos)

8. • 3. (ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de
combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida:
em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de
energia química em energia mecânica acontece
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.

9. • 3. A
• O motor do carro funciona da seguinte forma: coloca-se o combustível em
um pistão e logo em seguida damos uma fagulha para que esse
combustível exploda. A explosão gera gases que empurram o pistão pra
cima movimentando assim toda uma engrenagem maior e fazendo o carro
se mover. O pistão é esfriado, volta ao seu volume anterior e recomeçamos
o processo.

10. 4. (EsPCEx-012) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica sob a pressão de 4·103 N/m2 e o seu volume diminui
0,2 m3.
Durante o processo, o gás perde 1,8·103 J de calor. A variação da
energia interna do gás foi de:
a) 1,8·103 J
b) 1,0·103 J
c) -8,0·103 J
d) -1,0·103 J
e) -1,8·103 J

11. Pela primeira lei da termodinâmica:
e sabendo que o trabalho de um gás é:
Agora iremos apenas nos atentar ao fato de, por estar perdendo calor, Q é negativo, e
a variação de volume é negativa.
e finalmente, usando a primeira lei da

12. 5. (ENEM-MEC) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma
parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica.
Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados
operacionais:
I – Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que
ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.
II – Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o
aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador
III – Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e o
poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente.
Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,
a) a operação I
b) a operação II.
c) as operações I e II.
d) as operações I e III.
e) as operações II e III.

14. SEGUNDA LEI DA TERMODINAMICA
• 2ª Lei da Termodinâmica
• Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior aplicação
na construção de máquinas e utilização na indústria, pois trata diretamente do
rendimento das máquinas térmicas.
• Dois enunciados, aparentemente diferentes ilustram a 2ª Lei da
Termodinâmica, os enunciados de Clausius e Kelvin-Planck:
• Enunciado de Clausius:
• O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um corpo de temperatura
menor, para um outro corpo de temperatura mais alta.
• Tendo como consequência que o sentido natural do fluxo de calor é da
temperatura mais alta para a mais baixa, e que para que o fluxo seja inverso é
necessário que um agente externo realize um trabalho sobre este sistema.

15. •Enunciado de Kelvin-Planck:
É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a
quantidade de calor recebido em trabalho.
Este enunciado implica que, não é possível que um dispositivo térmico tenha um rendimento de 100%, ou seja,
por menor que seja, sempre há uma quantidade de calor que não se transforma em trabalho efetivo.
Maquinas térmicas
As máquinas térmicas foram os primeiros dispositivos mecânicos a serem utilizados em larga escala na indústria, por volta
do século XVIII. Na forma mais primitiva, era usado o aquecimento para transformar água em vapor, capaz de movimentar
um pistão, que por sua vez, movimentava um eixo que tornava a energia mecânica utilizável para as indústrias da época.
Chamamos máquina térmica o dispositivo que, utilizando duas fontes térmicas, faz com que a energia térmica se converta
em energia mecânica (trabalho).

17. 01) Um motor à vapor realiza um trabalho de 12kJ quando lhe é fornecido uma quantidade de
calor igual a 23kJ. Qual a capacidade percentual que o motor tem de transformar energia
térmica em trabalho?

18. 01 - (UFRRJ ) Uma pessoa retira um botijão de gás de um local refrigerado e o coloca em um outro lugar, sobre o qual os raios
solares incidem diretamente. Desprezando qualquer dilatação do botijão, é correto afirmar que
a) a energia solar se converte em trabalho realizado pelo gás.
b) o trabalho realizado pelo gás é igual ao aumento de sua energia interna.
c) o aumento da energia interna do gás é igual ao calor recebido.
d) a energia do gás permanece constante.
e) não há conservação de energia nesse processo
03 - (UFLA MG) Imagine que um gás ideal passe por um processo que tenha como resultado uma variação em sua energia
interna U igual ao trabalho realizado, e que não tenha havido troca de calor no processo. Se U > 0, ou seja, a energia
interna do gás aumenta, pode-se classificar o processo como
a) compressão adiabática.
b) expansão adiabática.
c) compressão isotérmica.
d) expansão isotérmica.
e) expansão isobárica.

19. • 3. (ENEM-MEC) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis
por uma parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência
típica.
Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns
cuidados operacionais:
I. Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para
que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.
II. Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o
aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador
III. Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a
gordura e o poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor
para o ambiente.
Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,
a) a operação I
b) a operação II.
c) as operações I e II.
d) as operações I e III.
e) as operações II e III.

20. 01) (UFAL-AL) Analise as proposições a seguir:
( v ) Máquina térmica é um sistema que realiza transformação cíclica: depois de
sofrer uma série de transformações ela retorna ao estado inicial.
(v ) É impossível construir uma máquina térmica que transforme integralmente
calor em trabalho.
(v ) O calor é uma forma de energia que se transfere espontaneamente do corpo
de maior temperatura para o de menor temperatura.
( v) É impossível construir uma máquina térmica que tenha um rendimento
superior ao da Máquina de Carnot, operando entre as mesmas temperaturas.
(v ) Quando um gás recebe 400 J de calor e realiza um trabalho de 250 J, sua
energia interna sofre um aumento de 150 J.

21. • 2. (CEFET-PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte
forma: “É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo
único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em
trabalho.”
Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que:
a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;
b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte
desse calor para uma fonte fria;
e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa
máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.

22. ( MEC, ENEM) Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a
combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante
de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve
experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no
processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as
moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de
energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.
• Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010
(adaptado).

23. • No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como
fator limitante
A) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não
renovável, em algum momento estará esgotado.
B) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de
uma máquina térmica nunca atinge o ideal.
C) o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos
movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
D) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam
desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e
ruptura.
E) a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária
uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os
motores.

24. • Conforme a 2ª Lei da Termodinâmica, nenhuma máquina térmica
consegue transformar integralmente a energia consumida em
trabalho aproveitável, ou seja, o rendimento de qualquer máquina
térmica é menor que 1 (100%). Há sempre uma perda de energia
nesta conversão (energia-trabalho aproveitável) que impossibilita
atingir o ideal (rendimento de 100%).

25. ( ENEM, MEC) Uma máquina térmica que trabalha entre as
temperaturas 27°C e 327°C possui 80% do rendimento ideal para uma
máquina térmica. Se essa máquina recebe 1000 J da fonte quente, qual
é o trabalho realizado por ela?
• a) 400 J
• b) 500 J
• c) 350 J
• d) 600 J
• e) 250 J

26. • Transformação de temperaturas: As temperaturas devem sempre estar expressas em K. Como TK = TC + 273, sendo TK a temperatura em Kelvin e TC a
temperatura em °C, temos:
• 27 + 273 = 300 K
• 327 + 273 = 600 K
• O rendimento ideal citado na questão refere-se ao ciclo de Carnot, logo, temos:
• η I = 1 – T2/T1
• Para essa equação, podemos escrever que:
• ηI = Rendimento ideal;
• T2 = Temperatura da fonte fria;
• T1 = Temperatura da fonte quente.
• η I = 1 – 300/600
• η I = 1 – 0,5
• η I = 0,5
• O rendimento real da máquina η R corresponde a 80% do rendimento ideal η I , logo:
• η R = 80% η I
• η R = 0,8. 0,5
• η I =0,8 x 0,5
• η I = 0,4 ou 40 %
• Sendo o rendimento a razão entre o trabalho e o calor fornecido (Q1), temos:
• η I = τ ÷ Q1
• 0,4 = τ ÷ 1000
• τ = 400 J

27. (CEFET-PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da
seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica
operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e
convertê-lo integralmente em trabalho." Por extensão, esse princípio
nos leva a concluir que:
a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja
100%;
b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita
parte desse calor para uma fonte fria;
e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a
uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.

36. • Uma máquina térmica de Carnot tem sua fonte quente a uma temperatura
de 227 ºC, enquanto a sua fonte fria opera a 27 ºC. O rendimento dessa
máquina é igual a:
a) 16%
b) 88%
c) 40 %
d) 25%
e) 50 %

37. • RESOLUÇÃO:

38. ( ENEM, MEC) Uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot
recebe 800 J de calor de sua fonte quente, que funciona em uma
temperatura de 500 K. Considerando que a fonte fria dessa máquina
encontre-se a 200 K, a quantidade de calor dissipada para a fonte fria por
essa máquina corresponde a:
• a) 320 J
• b) 300 J
• c) 700 J
• d) 1000 J
• e) 600 J

40. ( enem, mec)Julgue os itens a seguir como verdadeiros (V) ou falsos (F):
• I – A máquina de Carnot é a única que pode assumir rendimentos de até 100%;
II – O Ciclo de Carnot é caracterizado por quatro transformações termodinâmicas
reversíveis;
III – Nenhuma máquina que opere entre duas temperaturas fixadas pode ter
rendimento maior que a máquina ideal de Carnot atuando nessas mesmas
temperaturas.
• São(é) verdadeiras(a):
a) I
b) II
c) I e II
d) II e III
e) I, II e III.

41. • Letra D
• Vamos analisar as alternativas:
• I – Falsa. Mesmo tendo a máquina de Carnot, que possui o maior
rendimento possível para uma máquina térmica, é impossível alcançar um
rendimento de 100%, já que isso violaria a Terceira Lei da Termodinâmica.
• II – Verdadeira. O ciclo de Carnot é definido por quatro etapas: duas
contrações, sendo uma adiabática e uma isotérmica, e duas expansões,
uma também adiabática e outra isotérmica.
• III – Verdadeira. A afirmação é o próprio postulado de Carnot.

42. • (UFPB 2008) Uma máquina térmica ideal realiza um trabalho de 750J por
ciclo (de Carnot), quando as temperaturas das fontes são 400oK e 100oK.
Nesse sentido, para que uma máquina térmica real apresente a mesma
eficiência e realize, por ciclo, o mesmo trabalho que a máquina ideal, o
calor recebido e o calor rejeitado são respectivamente:
W= Trabalho W= 750
T1= temperatura quente T1 = 400
T2= temperatura fria T2= 100
Q1= calor recebido Q1=?
Q2= calor rejeitado Q2=?
n=t1- t2 ÷ t1, logo temos que:
n= 400- 100÷ 400
n = 0,75

43. • 0,75= 750÷Q1
Q1= 750÷ 0, 75
Q1= 1000
• E por último utilizemos: Q1= Q2+W para descobrir o calor rejeitado.
1000= Q2+ 750
Q2= 1000- 750
Q2= 250
Os calores são, respectivamente 1000J e 250 J