1. O documento apresenta um diagrama de um gás perfeito monoatômico que realiza uma transformação cíclica ABCDA. O sistema realiza trabalho de 800 J em cada ciclo e a energia interna é máxima no ponto D e mínima no ponto B. 2. Discute uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot, retirando 800 J da fonte quente e cedendo 400 J para a fonte fria a 27°C. Seu rendimento é de 30% e a temperatura da fonte quente é de 327 K

1. 1. Um sistema termodinâmico constituído de n mols de um gás perfeito monoatômico desenvolve uma
transformação cíclica ABCDA representada no diagrama a seguir.
De acordo com o apresentado pode-se afirmar que
a) o trabalho em cada ciclo é de 800 J e é realizado pelo sistema.
b) o sistema termodinâmico não pode representar o ciclo de uma máquina
frigorífica uma vez que o mesmo está orientado no sentido anti-horário.
c) a energia interna do sistema é máxima no ponto D e mínima no ponto
B.
d) em cada ciclo o sistema libera 800 J de calor para o meio ambiente.
2. Uma máquina térmica que opera, segundo o ciclo de Carnot, executa 10 ciclos por segundo. Sabe-se
que, em cada ciclo, ela retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para a fonte fria. Se a temperatura da
fonte fria é igual a 27 C,
 o rendimento dessa máquina e a temperatura da fonte quente valem,
respectivamente,
a) 20%; 327 K.
b) 30%; 327 K.
c) 40%; 700 K.
d) 50%; 600 K.
3. Atualmente, os combustíveis mais utilizados para o abastecimento dos carros de passeio, no Brasil, são
o etanol e a gasolina. Essa utilização somente é possível porque os motores desses automóveis
funcionam em ciclos termodinâmicos, recebendo combustível e convertendo-o em trabalho útil.
Com base nos conhecimentos sobre ciclos termodinâmicos, assinale a alternativa que apresenta
corretamente o diagrama da pressão (P) versus volume (V) de um motor a gasolina.
a)
b)
c)
d)
e)
4. As máquinas térmicas são capazes de converter calor em trabalho. Elas funcionam em ciclos e utilizam
duas fontes de temperaturas diferentes: uma quente, de onde recebe calor, e uma fria, para onde o calor
rejeitado é direcionado. A respeito das máquinas térmicas, é importante saber que elas não transformam
todo o calor em trabalho, ou seja, o rendimento de uma máquina térmica é sempre inferior a 100%.
Um esquema de máquina térmica eficiente é mostrado na figura a seguir:

2. No que diz respeito à máquina representada, assinale a alternativa CORRETA.
a) Ela é ideal.
b) Pode funcionar como esquematizada, uma vez que não viola as Leis da Termodinâmica.
c) Só pode funcionar entre essas temperaturas, se o calor rejeitado for igual a 12 kJ.
d) Trabalha abaixo da eficiência de Carnot.
e) Não pode funcionar da forma esquematizada.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Considere o campo gravitacional uniforme.
5. Em uma máquina térmica ideal que opere em ciclos, todos os processos termodinâmicos, além de
reversíveis, não apresentariam dissipação de energia causada por possíveis efeitos dos atritos internos
nos mecanismos ou turbulências no fluido operador da máquina. O ciclo de Carnot é um bom exemplo de
processo termodinâmico idealizado, que apresentaria a maior eficiência possível na transformação de
calor em trabalho útil. A eficiência para uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas absolutas
de 300 K e 900 K seria de aproximadamente __________, e a entropia do sistema ficaria __________
durante o processo.
a) 66% – maior
b) 66% – igual
c) 33% – menor
d) 33% – maior
e) 100% – igual
6. Durante cada ciclo, uma máquina térmica absorve 500 J de calor de um reservatório térmico, realiza
trabalho e rejeita 420 J para um reservatório frio. Para cada ciclo, o trabalho realizado e o rendimento da
máquina térmica são, respectivamente, iguais a
a) 80 J e 16%
b) 420 J e 8%
c) 420 J e 84%
d) 80 J e 84%
7. Em um refrigerador, o fluido refrigerante passa por processos termodinâmicos que permitem que o calor
seja removido de um ambiente à baixa temperatura e levado para outro de temperatura maior. Nesse
processo, ora o trabalho é realizado sobre o fluido refrigerante, ora é ele que realiza trabalho sobre o meio.
Esquematicamente, as etapas de tais processos são representadas a seguir.
Nesse ciclo, ocorrem uma expansão adiabática e uma compressão adiabática, respectivamente, entre:
a) 4 e 1; 2 e 3.
b) 4 e 1; 1 e 2.
c) 3 e 4; 1 e 2.
d) 2 e 3; 3 e 4.
8. Uma máquina térmica, representada na figura abaixo, opera na sua máxima eficiência, extraindo calor
de um reservatório em temperatura q
T 527 C,
  e liberando calor para um reservatório em temperatura

3. f
T 327 C.
 
Para realizar um trabalho (W) de 600J, o calor absorvido deve ser de
a) 2.400J.
b) 1.800J.
c) 1.581J.
d) 967J.
e) 800J.
9. Uma máquina térmica ideal opera em um ciclo termodinâmico diferente do ciclo de Carnot. Se essa
máquina térmica operar entre as temperaturas de 27 C
 e 477 C,
 fornecendo trabalho através do calor
gerado na fonte quente, sua eficiência será:
a) Menor do que se a máquina operasse com base no ciclo de Carnot.
b) De 60%.
c) A porcentagem do calor que chega à fonte fria.
d) De 75%.
e) A razão entre os calores das fontes fria e quente.
10. O motor de combustão interna, utilizado no transporte de pessoas e cargas, é uma máquina térmica
cujo ciclo consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Essas etapas
estão representadas no diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a gasolina, a mistura
ar/combustível entra em combustão por uma centelha elétrica.
Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a centelha elétrica?
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
11. O processo de expansão ou compressão de um gás em um curto intervalo de tempo pode representar
um processo termodinâmico que se aproxima de um processo adiabático. Como exemplo, pode-se
mencionar a expansão de gases de combustão em um cilindro de motor de automóvel em alta rotação.
É correto afirmar que, em um processo adiabático no sistema,
a) a temperatura é constante e o trabalho realizado pelo sistema é nulo.
b) não há transferência de calor.
c) a pressão e o volume são constantes.
d) a energia interna é variável e a pressão é constante.
12. Um refrigerador foi construído, utilizando-se uma máquina de Carnot cuja eficiência, na forma de
máquina de calor, é igual a 0,1. Se esse refrigerador realiza um trabalho de 10 J, é CORRETO afirmar que
a quantidade de calor removida do reservatório de menor temperatura foi, em joules, de
a) 100
b) 99
c) 90
d) 10
e) 1

4. 13. Uma máquina a vapor foi projetada para operar entre duas fontes térmicas, a fonte quente e a fonte
fria, e para trabalhar segundo o ciclo de Carnot. Sabe-se que a temperatura da fonte quente é de 127 C
 e
que a máquina retira, a cada ciclo, 600 J desta fonte, alcançando um rendimento máximo igual a 0,25. O
trabalho realizado pela máquina, por ciclo, e a temperatura da fonte fria são, respectivamente:
a) 240 J e 95 C

b) 150 J e 27 C

c) 15 J e 95 C

d) 90 J e 27 C

e) 24 J e 0 C

14. Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os
atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a
impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e
outra fria), obter 100% de rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
a) realizam trabalho mecânico.
b) produzem aumento da entropia.
c) utilizam transformações adiabáticas.
d) contrariam a lei da conservação de energia.
e) funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
15. Abaixo temos o diagrama p V
 onde estão representadas três transformações que levam um gás ideal
do estado inicial (i) para o estado final (f).
Considerando o estudo das transformações gasosas, os três
processos aos quais o gás é submetido são, respectivamente
a) isobárico, isotérmico e isovolumétrico.
b) isovolumétrico, isobárico e isotérmico.
c) isotérmico, isobárico e isovolumétrico.
d) isovolumétrico, isotérmico e isobárico.
Gabarito
1- D
2- D
3- B
4- E
5- B
6- A
7- C
8- A
9- A
10- C
11- B
12- C
13- B
14- B
15- B