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Primeira Lei da Termodinâmica

Lista de 15 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Primeira Lei da Termodinâmica com questões de Vestibulares.

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1. (UNESC) A respeito da primeira lei da termodinâmica, marque a alternativa incorreta:

  1. Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado pelo gás quando a variação da energia interna é positiva.
  2. Em uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula.
  3. A primeira lei da termodinâmica trata da conservação de energia.
  4. Em uma transformação isocórica, não haverá realização de trabalho.
  5. A primeira lei da termodinâmica diz que o calor fornecido a um gás é igual a soma do trabalho realizado pelo gás e a sua variação de energia interna.

2. (UECE) Em maio de 2016, dois dos maiores reservatórios de água do Estado do Ceará estavam com níveis inferiores a 9%, tendo como uma das principais causas as elevadas perdas de água por evaporação. Sobre esse processo, é correto afirmar que, durante a evaporação da água, há transferências energéticas com

  1. ganho de energia interna da fase líquida devido à evaporação.
  2. realização de trabalho sobre a fase líquida e ganho de energia interna devido à evaporação.
  3. realização de trabalho pela fase líquida e ganho de energia interna devido à evaporação.
  4. perda de energia interna da fase líquida devido à evaporação.

3. (FCM-PB) Considere que os quatro processos químicos, descritos a seguir nos itens I a IV, são realizados isobárica e isotermicamente:

I. KNO3(s) → K+ (aq) + NO3 - (aq)

II. H2O(l) → H2O(g)

III. C(grafita) → C(diamante)

IV. 2 Na(s) + ½ O2(g) → Na2O(s)

Qual das opções abaixo contém os processos químicos cuja variação de energia interna é nula?

  1. Apenas I e II
  2. Apenas I, II e III
  3. Apenas III e IV
  4. Nenhum processo
  5. Apenas II e III

04. (UDESC) Analise as proposições com relação às leis da termodinâmica.

I. A variação da energia interna de um sistema termodinâmico é igual à soma da energia na forma de calor fornecida ao sistema e do trabalho realizado sobre o sistema.

II. Um sistema termodinâmico isolado e fechado aumenta continuamente sua energia interna.

III. É impossível realizar um processo termodinâmico cujo único efeito seja a transferência de energia térmica de um sistema de menor temperatura para um sistema de maior temperatura.

Assinale a alternativa correta.

  1. Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
  2. Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
  3. Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
  4. Somente a afirmativa II é verdadeira.
  5. Todas as afirmativas são verdadeiras.

05. (Unit-AL)

Um gás perfeito sofre a transformação AB representada no diagrama.

Se o gás recebeu 1500,0J de energia do meio exterior, então a variação da energia interna sofrida por ele, nessa transformação, foi, em J, igual a

  1. 1000,0
  2. 800,0
  3. 700,0
  4. 500,0
  5. 300,0

06. (IME) Um sistema é composto por dois balões idênticos resistentes, porém não inquebráveis, A e B, os quais estão conectados por meio de um tubo, também resistente, no qual se encontra uma válvula, tipo torneira. Este sistema encontra-se perfeitamente isolado termicamente do universo. Inicialmente as condições do sistema são as seguintes: temperatura constante; a válvula encontra-se fechada; o balão A contém um mol de um gás ideal monoatômico; e o balão B encontra-se perfeitamente evacuado. No tempo t = 0, a torneira é aberta repentinamente, permitindo que o gás ideal se expanda em direção ao balão B por um orifício pequeno. Indique qual das alternativas abaixo é a correta.

  1. O balão B quebrar-se-á devido ao impacto do gás ideal, liberado bruscamente, contra sua parede.
  2. O trabalho gerado pela expansão do gás aquecerá o sistema.
  3. O gás em expansão absorverá calor da vizinhança fazendo o sistema se resfriar.
  4. O valor da variação da energia interna ΔC da expansão será igual a zero.
  5. Na expansão, a variação da energia interna ΔC do sistema será menor que zero.

07. (FACERES) Em uma transformação, um gás pode trocar energia com o meio sob duas formas: trabalho e/ou calor. Como consequência, sua energia interna pode aumentar, diminuir ou, ainda, permanecer constante. Durante uma transformação adiabática, um gás perfeito expande realizando um trabalho de 60 Joules. Pode-se afirmar que:

  1. O calor trocado também é 60 Joules, visto que sua energia interna é constante.
  2. O gás certamente aquecerá, pois o trabalho envolvido é positivo.
  3. Não ocorre troca de calor em uma transformação adiabática e ocorrerá aquecimento do gás.
  4. Em uma transformação adiabática a pressão do gás certamente deve ser mantida constante.
  5. O gás resfriará, visto que a variação de sua energia interna é 60 Joules.

08. (UCPEL) Assinale a opção correta em relação ao comportamento de um sistema termodinâmico que recebe uma energia equivalente a 1000 kcal sem que haja mudanças em seu volume.

  1. Ocorre um aumento de pressão, pois a energia interna não varia devido à não variação do volume do sistema.
  2. Esse sistema tem sua energia interna aumentada, mas sua temperatura diminui, o que provoca a realização de trabalho.
  3. A temperatura aumenta, mas a energia interna diminui, fazendo com que o sistema realize trabalho sobre o meio.
  4. O sistema não realiza trabalho e a energia foi fornecida ao sistema sob a forma de calor.
  5. O sistema não realiza trabalho e a energia entra no sistema devido ao trabalho exercido pelo meio, por isso o volume não varia.

09. (Unaerp) Quando necessário, utilize g = 10m/s2

A massa de 12g de hélio, considerando um gás ideal, é submetida a um processo isobárico, como mostrado no diagrama.

Sabendo-se que o calor especifico é cp = 1,25 cal/g, podemos afirmar que a variação da energia interna após o processo é, aproximadamente, em J,

R = 8,31 J/mol.K, 1cal = 4,18J

  1. 1,51.104
  2. 3,32.104
  3. 5,04.104
  4. 6,64.104
  5. 8,31.104

10. (URCA) De acordo com a primeira lei da termodinâmica se, durante um processo cíclico sofrido por um sistema termodinâmico de massa fixa, o sistema recebe -3J de calor do ambiente então a variação de energia interna do sistema e o trabalho realizado pelo sistema são, respectivamente:

  1. 0 e -4J;
  2. 3J e 0;
  3. 0 e 0;
  4. 3J e -3J;
  5. 0 e -3J.

11. (UEFS) A primeira lei da termodinâmica para sistemas fechados foi originalmente comprovada pela observação empírica, no entanto é hoje considerada como a definição de calor através da lei da conservação da energia e da definição de trabalho em termos de mudanças nos parâmetros externos de um sistema.

Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, é correto afirmar:

  1. A energia interna de uma amostra de um gás ideal é função da pressão e da temperatura absoluta.
  2. Ao receber uma quantidade de calor Q igual a 48,0J, um gás realiza um trabalho igual a 16,0J, tendo uma variação da energia interna do sistema igual 64,0J.
  3. A energia interna, o trabalho realizado e a quantidade de calor recebida ou cedida independem do processo que leva o sistema do estado inicial A até um estado final B.
  4. Quando se fornece a um sistema certa quantidade de energia Q, esta energia pode ser usada apenas para o sistema realizar trabalho.
  5. Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final.

12. (UCPEL) Com base em seus conhecimentos de termodinâmica, assinale a alternativa correta.

  1. A segunda lei da termodinâmica demonstra que é possível construir uma máquina térmica que, ao operar em ciclos, converte todo o calor que recebe de um reservatório térmico, integralmente, em trabalho. Entretanto, ainda não temos tecnologia para construir tal máquina.
  2. A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna de um sistema, em um processo termodinâmico, é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio e o trabalho realizado ou recebido do meio. Por isso, sempre que um sistema recebe calor, sua temperatura aumenta.
  3. Em um processo termodinâmico, no qual o volume não varia, o trabalho realizado sempre será positivo.
  4. Sempre que ocorre variação na energia interna de um sistema termodinâmico, pode-se afirmar que a temperatura desse sistema também varia.
  5. No sistema internacional, a capacidade térmica de um objeto informa a quantidade de calor, em calorias, que esse deve ceder ou receber para diminuir ou aumentar sua temperatura em 1 °F.

13. (EsPCEx) Um gás ideal é comprimido por um agente externo, ao mesmo tempo em que recebe calor de 300 J de uma fonte térmica.

Sabendo-se que o trabalho do agente externo é de 600 J, então a variação de energia interna do gás é

  1. 900 J.
  2. 600 J.
  3. 400 J.
  4. 500 J.
  5. 300 J.
nota

14. (UECE) Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas:

  1. pressão, volume e temperatura.
  2. calor, energia interna e volume.
  3. trabalho, calor e energia interna.
  4. trabalho, calor e densidade.

15. (EsPCEx) Um gás perfeito expande-se adiabaticamente e realiza um trabalho sobre o meio externo de módulo igual a 430 J. A variação da energia interna sofrida pelo gás, nessa transformação, é de

  1. - 430 J
  2. - 215 J
  3. 0 J
  4. 215 J
  5. 430 J

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