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Ciências da Natureza - Física
        2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
      Prof. Adriel Lima
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica

                   A ideia de aproveitar o calor para produzir movimento
                   (trabalho) é bem antiga. Heron de Alexandria (10 d.C. a
                   70 d.C.) já propunha em sua eolípila tal aproveitamento.


                   Esta ideia ganhou a forma de máquinas
                   térmicas e revolucionou, na segunda
                   metade do século XVIII, a maneira pela
                   qual as pessoas se relacionam e
                   produzem seus bens.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




No livro Física mais que divertida, do professor Eduardo
Campos Valadares (Ed. UFMG), encontramos um
experimento denominado “Usina Térmica”.
A experiência consiste em aquecer uma lata de
refrigerante contendo água e um furo na parte superior.

Bem a frente do furo deve ser colocada uma turbina (ventoinha).
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




                 A força para produção de bens
                 era braçal e bastante personalisada.


O homem percebe que pode utilizar a força da água para
realização de trabalhos como a moagem de grãos.
Sugerimos que pesquise sobre rodas d’água e moinhos de
água.


                Com a máquina a vapor o homem passa a controlar a fonte de
                energia sendo capaz de produzir bens em larga escala.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica


                                 Ao aquecer, o gás se expande empurrando o
                                 êmbolo para cima.
                                 Notamos que o calor fornecido ao gás produziu
                                 trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a
                                 temperatura do gás.
                                 Isto demonstra que a energia se conservou. A
                                 energia na forma de calor transformou-se em
                                 outros tipos de energia.

                                 A primeira lei da Termodinâmica
                                 corresponde, na verdade, ao princípio da
                                 conservação da energia. Assim, o calor
                                 fornecido ou retirado (Q) de um sistema
                                 resultará na realização de trabalho (δ) e na
                                 variação da energia interna do sistema (∆U).



                                      Q = δ + ∆U
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




Quando o gás se expande temos uma variação de volume
positiva (∆V>0). Então dizemos que o gás realizou trabalho
(δ>0), pois é a força do gás que desloca o êmbolo.


                                                              F

Quando o gás é comprimido temos uma variação de volume
negativa (∆V<0). Então dizemos que o trabalho foi realizado
sobre o gás (δ<0), pois uma força externa desloca o
êmbolo.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




A energia interna de um gás está diretamente relacionada
com sua temperatura. Assim, uma variação na temperatura
do gás indicará variação de sua energia interna (∆U).

         3                           3
   U       n R T                  ΔU   n R ΔT
         2                           2
   n – número de mols do gás.
   R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K)
   T – temperatura do gás
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica

Numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido ou cedido(Q) pelo gás será
transformado em variação da sua energia interna (∆U) . Como não há variação de
volume, também não há realização de trabalho (δ).




                                  Calor Calor cedido
                                        recebido
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica

Numa transformação isotérmica, todo calor trocado pelo gás (Q), recebido ou
cedido, resultará em trabalho(δ) . Uma vez que não há variação de
temperatura, também não há variação de energia interna(∆U).




                          Calor
                                Calor cedido
                         Recebido
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica

Numa transformação adiabática, não ocorre troca de calor (Q) do gás com seu
entorno. Assim, todo trabalho(δ) realizado pelo gás (δ>0) ou sobre o gás (δ<0)
resultará na variação de energia interna(∆U).




   Quando o trabalho é positivo (realizado pelo
   gás) observamos uma diminuição da
   temperatura. Quando o trabalho é negativo
   (realizado sobre o gás) observamos um
   aumento na temperatura. (clique para ver
   animação e fique atento a marcação do
   termômetro)
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




Ao encher uma bola fazendo movimentos rápidos na bomba,
notamos o aquecimento da mesma. Isto acontece pois o ar
comprimido rapidamente eleva sua temperatura.
Como o processo é rápido, não há tempo para troca de calor
com o meio externo. Trata-se de uma transformação
adiabática.

                        Um outro exemplo, contrário ao anterior, mas que ilustra o
                        mesmo tipo de transformação, é o uso do aerosol.
                        Ao mantê-lo pressionado por algum tempo, notamos o
                        resfriamento da lata. A expansão do gás produz uma
                        diminuição na temperatura do mesmo.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica




    Transformação
  Isovolumétrica

      Transformação
     Adiabática
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica




                   01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias.
                   Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de
                   150 joules, e que sua energia interna aumenta.


a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao
   sistema, em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna
   desse sistema.




                                                          Próximo Problema
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal
=4Joules, então a energia recebida em Joules será...




                                                 Voltar
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica


O problema informa que o sistema recebeu Q=800 J e realizou um trabalho δ=150 J.
Pelo que afirma o princípio da conservação de energia que corresponde a 1ª lei da
Termodinâmica, todo calor trocado resultará em trabalho e variação da energia interna.
Logo...


                Q = δ + ∆U



                                                                             Voltar
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




                    02.Certa quantidade de um gás é mantida sob pressão
                    constante dentro de um cilindro com o auxílio de um êmbolo
                    pesado, que pode deslizar livremente. O peso do êmbolo mais o
                    peso da coluna de ar acima dele é de 400 N.

Uma quantidade de 28 J de calor é, então, transferida
lentamente para o gás. Neste processo, o êmbolo se
eleva de 0,02 m e a temperatura do gás aumenta de
20 C.
Nestas condições, determine:

a) o trabalho realizado pelo gás.
b) o calor específico do gás no processo, sabendo que sua massa é 1,4 g.


                                                          Próximo Problema
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica

De início é preciso considerar que a pressão do gás se
mantém constante. Logo a força que o gás exerce sobre
o êmbolo é constante e não deve ser maior que 400N
pois o êmbolo deve subir lentamente.
Caso a força fosse maior que 400N o êmbolo subiria
aceleradamente. Assim a força do gás deve ser 400N e
o êmbolo deverá subir com velocidade constante.

Lembremos que o trabalho de uma força é calculado
por ...

                                                          F
Onde “F” é o valor da força e “d” o deslocamento que a   400N
força produz.
Assim temos...



                                                                Voltar
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica


Se o gás recebeu um calor Q=28J e efetuou um trabalho δ=8J então podemos calcular
que sua variação de energia interna (∆U) foi de ...

                                                28 = 8 + ∆U
    Q = δ + ∆U                                  28 – 8 = ∆U
                                                ∆U = 20 J
Assim, podemos afirmar que o aumento da temperatura em 20 C foi uma decorrência
do recebimento de 20 Joules de energia.

Lembrando que estudamos em calorimetria sobre o calor sensível, aquele responsável
por provocar uma variação na temperatura ( Q=m.c.∆T), poderemos então calcular o
calor específico...



                                                                          Voltar
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




                      03. Nos últimos anos, o gás natural (GNV: gás natural veicular) vem sendo
                      utilizado pela frota de veículos nacional, por ser viável economicamente e
                      menos agressivo do ponto de vista ambiental.
                      O quadro compara algumas características do gás natural e da gasolina em
                      condições ambiente.
Apesar das vantagens no uso de GNV, sua utilização implica algumas adaptações técnicas, pois,
em condições ambiente, o VOLUME de combustível necessário, em relação ao de gasolina, para
produzir a mesma energia, seria

a) muito maior, o que requer um motor muito mais
   potente.
b) muito maior, o que requer que ele seja
   armazenado a alta pressão.
c) igual, mas sua potência será muito menor.
d) muito menor, o que o torna o veículo menos
   eficiente.
e) muito menor, o que facilita sua dispersão para a
   atmosfera.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica

Observe que o texto afirma que a tabela
compara os valores da Gasolina e do GNV em
condições ambiente, logo, sujeitos a pressão
da atmosfera.
Assim, em 1m³ de ambiente aberto, tem-se
738 Kg de gasolina e 0,8 Kg de GNV.
A tabela informa também que em 1Kg de GNV
tem-se uma energia de 50.200 KJ enquanto
que em 1Kg de Gasolina tem-se uma energia
bem próxima, no valor de 46.900 KJ.
Para obtermos 1Kg de Gasolina será necessário um volume de...

 738Kg        1m3                   Já para obtermos 1Kg de GNV será necessário
                                    um volume de...
 1Kg      Vg
                                                1
 738Vg 1.1                          VGNV           1,25 m3
                                               0,8
         1
 Vg             0,0014m 3
        738
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica


Então, para obter a mesma energia da Gasolina (em 1Kg), o volume de GNV será...
                                         893 vezes maior que o volume da gasolina.
  VGNV         1,25
                              893        Então será necessário comprimir o GNV
   Vg         0,0014                     (aumentar a pressão) para se ter a mesma
                                         energia em um volume menor.

Assim, a alternativa que responde a questão será...


b) muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica




04. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e
realiza o trabalho δ=70J. Ao final do processo, podemos afirmar
que a energia interna do gás
a) aumentou 170 J.
b) aumentou 100 J.
c) aumentou 30 J.
d) diminuiu 70 J.
e) diminuiu 30 J.

05. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um
trabalho de 80J durante uma compressão isotérmica?
a) 80J
b) 40J
c) Zero
d) - 40J
e) - 80J
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica




06. Um cilindro de parede lateral adiabática tem sua base em
contato com uma fonte térmica e é fechado por um êmbolo
adiabático pesando 100N. O êmbolo pode deslizar sem atrito ao
longo do cilindro, no interior do qual existe uma certa quantidade
de gás ideal. O gás absorve uma quantidade de calor de 40J da
fonte térmica e se expande lentamente, fazendo o êmbolo subir
até atingir uma distância de 10cm acima da sua posição original.
Nesse processo, a energia interna do gás

a) diminui 50 J.
b) diminui 30 J.
c) não se modifica.
d) aumenta 30 J.
e) aumenta 50 J.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
  Primeira lei da termodinâmica




07. Considere um cilindro de paredes termicamente isoladas, com exceção da base
inferior, que é condutora de calor. O cilindro está munido de um êmbolo de área 0,01m² e
peso 25N, que pode mover-se sem atrito. O êmbolo separa o cilindro em uma parte
superior, onde existe vácuo, e uma parte inferior, onde há um gás ideal, com 0,01mol e
volume inicial de 10 litros. À medida que o gás é aquecido, o êmbolo sobe até uma altura
máxima de 0,1m, onde um limitador de curso o impede de subir mais. Em seguida, o
aquecimento prossegue até que a pressão do gás duplique. Com base nessas
informações, é correto afirmar:

(01) Enquanto o êmbolo estiver subindo, o processo é isobárico.
(02) Após o êmbolo ter atingido o limitador, o processo é adiabático.
(04) O trabalho realizado no trecho de expansão do gás é de 2,5J.
(08) A temperatura no instante inicial é igual a 402K.
(16) O calor fornecido ao gás, na etapa de expansão, é utilizado para
     realizar trabalho e para aumentar a temperatura do gás.
(32) O trabalho realizado pelo gás durante a etapa de expansão é
     igual ao trabalho total realizado pelo gás desde o início do
     aquecimento até o momento em que o gás atinge o dobro da
     pressão inicial.

Soma (     )
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
  Primeira lei da termodinâmica




08. Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica,

a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho
realizado pelo gás na expansão.
b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior.
c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior.
d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da
energia interna do gás.
e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna do
gás.
09. Uma certa quantidade de ar contido num cilindro com pistão é comprimida
adiabaticamente, realizando-se um trabalho de -1,5kJ. Portanto, os valores do calor trocado com o
meio externo e da variação de energia interna do ar nessa compressão adiabática
são, respectivamente,

a) -1,5kJ e 1,5kJ.
b) 0,0kJ e -1,5kJ.
c) 0,0kJ e 1,5kJ.
d) 1,5kJ e -1,5kJ.
FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio
 Primeira lei da termodinâmica




10. A primeira lei da termodinâmica diz respeito à:

a) dilatação térmica
b) conservação da massa
c) conservação da quantidade de movimento
d) conservação da energia
e) irreversibilidade do tempo
11. A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que o aumento da energia interna de
um sistema é dado por ∆U= ∆Q-δ, onde ∆Q é o calor recebido pelo sistema, e δ é o
trabalho que esse sistema realiza.
Se um gás real sofre uma compressão adiabática, então,

a) ∆Q = ∆U.
b) ∆Q = δ.
c) δ = 0.
d) ∆Q = 0.
e) ∆U = 0.

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TALENTOS DA NOSSA ESCOLA .
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Infografia | Presidência húngara do Conselho da UE
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Primeira lei da termodinâmica

  • 1. Ciências da Natureza - Física 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Prof. Adriel Lima
  • 2. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica A ideia de aproveitar o calor para produzir movimento (trabalho) é bem antiga. Heron de Alexandria (10 d.C. a 70 d.C.) já propunha em sua eolípila tal aproveitamento. Esta ideia ganhou a forma de máquinas térmicas e revolucionou, na segunda metade do século XVIII, a maneira pela qual as pessoas se relacionam e produzem seus bens.
  • 3. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica No livro Física mais que divertida, do professor Eduardo Campos Valadares (Ed. UFMG), encontramos um experimento denominado “Usina Térmica”. A experiência consiste em aquecer uma lata de refrigerante contendo água e um furo na parte superior. Bem a frente do furo deve ser colocada uma turbina (ventoinha).
  • 4. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica A força para produção de bens era braçal e bastante personalisada. O homem percebe que pode utilizar a força da água para realização de trabalhos como a moagem de grãos. Sugerimos que pesquise sobre rodas d’água e moinhos de água. Com a máquina a vapor o homem passa a controlar a fonte de energia sendo capaz de produzir bens em larga escala.
  • 5. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Ao aquecer, o gás se expande empurrando o êmbolo para cima. Notamos que o calor fornecido ao gás produziu trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a temperatura do gás. Isto demonstra que a energia se conservou. A energia na forma de calor transformou-se em outros tipos de energia. A primeira lei da Termodinâmica corresponde, na verdade, ao princípio da conservação da energia. Assim, o calor fornecido ou retirado (Q) de um sistema resultará na realização de trabalho (δ) e na variação da energia interna do sistema (∆U). Q = δ + ∆U
  • 6. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Quando o gás se expande temos uma variação de volume positiva (∆V>0). Então dizemos que o gás realizou trabalho (δ>0), pois é a força do gás que desloca o êmbolo. F Quando o gás é comprimido temos uma variação de volume negativa (∆V<0). Então dizemos que o trabalho foi realizado sobre o gás (δ<0), pois uma força externa desloca o êmbolo.
  • 7. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica A energia interna de um gás está diretamente relacionada com sua temperatura. Assim, uma variação na temperatura do gás indicará variação de sua energia interna (∆U). 3 3 U n R T ΔU n R ΔT 2 2 n – número de mols do gás. R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K) T – temperatura do gás
  • 8. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido ou cedido(Q) pelo gás será transformado em variação da sua energia interna (∆U) . Como não há variação de volume, também não há realização de trabalho (δ). Calor Calor cedido recebido
  • 9. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Numa transformação isotérmica, todo calor trocado pelo gás (Q), recebido ou cedido, resultará em trabalho(δ) . Uma vez que não há variação de temperatura, também não há variação de energia interna(∆U). Calor Calor cedido Recebido
  • 10. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Numa transformação adiabática, não ocorre troca de calor (Q) do gás com seu entorno. Assim, todo trabalho(δ) realizado pelo gás (δ>0) ou sobre o gás (δ<0) resultará na variação de energia interna(∆U). Quando o trabalho é positivo (realizado pelo gás) observamos uma diminuição da temperatura. Quando o trabalho é negativo (realizado sobre o gás) observamos um aumento na temperatura. (clique para ver animação e fique atento a marcação do termômetro)
  • 11. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Ao encher uma bola fazendo movimentos rápidos na bomba, notamos o aquecimento da mesma. Isto acontece pois o ar comprimido rapidamente eleva sua temperatura. Como o processo é rápido, não há tempo para troca de calor com o meio externo. Trata-se de uma transformação adiabática. Um outro exemplo, contrário ao anterior, mas que ilustra o mesmo tipo de transformação, é o uso do aerosol. Ao mantê-lo pressionado por algum tempo, notamos o resfriamento da lata. A expansão do gás produz uma diminuição na temperatura do mesmo.
  • 12. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Transformação Isovolumétrica Transformação Adiabática
  • 13. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta. a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules. b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema. Próximo Problema
  • 14. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal =4Joules, então a energia recebida em Joules será... Voltar
  • 15. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica O problema informa que o sistema recebeu Q=800 J e realizou um trabalho δ=150 J. Pelo que afirma o princípio da conservação de energia que corresponde a 1ª lei da Termodinâmica, todo calor trocado resultará em trabalho e variação da energia interna. Logo... Q = δ + ∆U Voltar
  • 16. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 02.Certa quantidade de um gás é mantida sob pressão constante dentro de um cilindro com o auxílio de um êmbolo pesado, que pode deslizar livremente. O peso do êmbolo mais o peso da coluna de ar acima dele é de 400 N. Uma quantidade de 28 J de calor é, então, transferida lentamente para o gás. Neste processo, o êmbolo se eleva de 0,02 m e a temperatura do gás aumenta de 20 C. Nestas condições, determine: a) o trabalho realizado pelo gás. b) o calor específico do gás no processo, sabendo que sua massa é 1,4 g. Próximo Problema
  • 17. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica De início é preciso considerar que a pressão do gás se mantém constante. Logo a força que o gás exerce sobre o êmbolo é constante e não deve ser maior que 400N pois o êmbolo deve subir lentamente. Caso a força fosse maior que 400N o êmbolo subiria aceleradamente. Assim a força do gás deve ser 400N e o êmbolo deverá subir com velocidade constante. Lembremos que o trabalho de uma força é calculado por ... F Onde “F” é o valor da força e “d” o deslocamento que a 400N força produz. Assim temos... Voltar
  • 18. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Se o gás recebeu um calor Q=28J e efetuou um trabalho δ=8J então podemos calcular que sua variação de energia interna (∆U) foi de ... 28 = 8 + ∆U Q = δ + ∆U 28 – 8 = ∆U ∆U = 20 J Assim, podemos afirmar que o aumento da temperatura em 20 C foi uma decorrência do recebimento de 20 Joules de energia. Lembrando que estudamos em calorimetria sobre o calor sensível, aquele responsável por provocar uma variação na temperatura ( Q=m.c.∆T), poderemos então calcular o calor específico... Voltar
  • 19. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 03. Nos últimos anos, o gás natural (GNV: gás natural veicular) vem sendo utilizado pela frota de veículos nacional, por ser viável economicamente e menos agressivo do ponto de vista ambiental. O quadro compara algumas características do gás natural e da gasolina em condições ambiente. Apesar das vantagens no uso de GNV, sua utilização implica algumas adaptações técnicas, pois, em condições ambiente, o VOLUME de combustível necessário, em relação ao de gasolina, para produzir a mesma energia, seria a) muito maior, o que requer um motor muito mais potente. b) muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão. c) igual, mas sua potência será muito menor. d) muito menor, o que o torna o veículo menos eficiente. e) muito menor, o que facilita sua dispersão para a atmosfera.
  • 20. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Observe que o texto afirma que a tabela compara os valores da Gasolina e do GNV em condições ambiente, logo, sujeitos a pressão da atmosfera. Assim, em 1m³ de ambiente aberto, tem-se 738 Kg de gasolina e 0,8 Kg de GNV. A tabela informa também que em 1Kg de GNV tem-se uma energia de 50.200 KJ enquanto que em 1Kg de Gasolina tem-se uma energia bem próxima, no valor de 46.900 KJ. Para obtermos 1Kg de Gasolina será necessário um volume de... 738Kg 1m3 Já para obtermos 1Kg de GNV será necessário um volume de... 1Kg Vg 1 738Vg 1.1 VGNV 1,25 m3 0,8 1 Vg 0,0014m 3 738
  • 21. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica Então, para obter a mesma energia da Gasolina (em 1Kg), o volume de GNV será... 893 vezes maior que o volume da gasolina. VGNV 1,25 893 Então será necessário comprimir o GNV Vg 0,0014 (aumentar a pressão) para se ter a mesma energia em um volume menor. Assim, a alternativa que responde a questão será... b) muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão.
  • 22. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 04. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho δ=70J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás a) aumentou 170 J. b) aumentou 100 J. c) aumentou 30 J. d) diminuiu 70 J. e) diminuiu 30 J. 05. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão isotérmica? a) 80J b) 40J c) Zero d) - 40J e) - 80J
  • 23. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 06. Um cilindro de parede lateral adiabática tem sua base em contato com uma fonte térmica e é fechado por um êmbolo adiabático pesando 100N. O êmbolo pode deslizar sem atrito ao longo do cilindro, no interior do qual existe uma certa quantidade de gás ideal. O gás absorve uma quantidade de calor de 40J da fonte térmica e se expande lentamente, fazendo o êmbolo subir até atingir uma distância de 10cm acima da sua posição original. Nesse processo, a energia interna do gás a) diminui 50 J. b) diminui 30 J. c) não se modifica. d) aumenta 30 J. e) aumenta 50 J.
  • 24. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 07. Considere um cilindro de paredes termicamente isoladas, com exceção da base inferior, que é condutora de calor. O cilindro está munido de um êmbolo de área 0,01m² e peso 25N, que pode mover-se sem atrito. O êmbolo separa o cilindro em uma parte superior, onde existe vácuo, e uma parte inferior, onde há um gás ideal, com 0,01mol e volume inicial de 10 litros. À medida que o gás é aquecido, o êmbolo sobe até uma altura máxima de 0,1m, onde um limitador de curso o impede de subir mais. Em seguida, o aquecimento prossegue até que a pressão do gás duplique. Com base nessas informações, é correto afirmar: (01) Enquanto o êmbolo estiver subindo, o processo é isobárico. (02) Após o êmbolo ter atingido o limitador, o processo é adiabático. (04) O trabalho realizado no trecho de expansão do gás é de 2,5J. (08) A temperatura no instante inicial é igual a 402K. (16) O calor fornecido ao gás, na etapa de expansão, é utilizado para realizar trabalho e para aumentar a temperatura do gás. (32) O trabalho realizado pelo gás durante a etapa de expansão é igual ao trabalho total realizado pelo gás desde o início do aquecimento até o momento em que o gás atinge o dobro da pressão inicial. Soma ( )
  • 25. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 08. Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica, a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão. b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior. c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior. d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da energia interna do gás. e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna do gás. 09. Uma certa quantidade de ar contido num cilindro com pistão é comprimida adiabaticamente, realizando-se um trabalho de -1,5kJ. Portanto, os valores do calor trocado com o meio externo e da variação de energia interna do ar nessa compressão adiabática são, respectivamente, a) -1,5kJ e 1,5kJ. b) 0,0kJ e -1,5kJ. c) 0,0kJ e 1,5kJ. d) 1,5kJ e -1,5kJ.
  • 26. FÍSICA, 2º ano do Ensino Médio Primeira lei da termodinâmica 10. A primeira lei da termodinâmica diz respeito à: a) dilatação térmica b) conservação da massa c) conservação da quantidade de movimento d) conservação da energia e) irreversibilidade do tempo 11. A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que o aumento da energia interna de um sistema é dado por ∆U= ∆Q-δ, onde ∆Q é o calor recebido pelo sistema, e δ é o trabalho que esse sistema realiza. Se um gás real sofre uma compressão adiabática, então, a) ∆Q = ∆U. b) ∆Q = δ. c) δ = 0. d) ∆Q = 0. e) ∆U = 0.