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Atividades sobre termodinâmica

3 materiais e 36 questões sobre termodinâmica, com gabarito comentado.

Exemplos de questões sobre termodinâmica

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  1. Um banho usa 40 L de água aquecida de 20 °C para 40 °C. Considere: cágua = 4 200 J/(kg · °C); densidade da água = 1 kg/L; 1 kWh = 3,6 · 106 J; energia elétrica a R$ 0,80 por kWh; gás GLP a R$ 9,00 por kg, com 46 MJ por kg.

    a) Calcule a energia que a água precisa receber em um banho.

    b) Estime o custo de um banho com chuveiro elétrico (rendimento de 95%) e com aquecedor a gás (rendimento de 80%).

    c) Uma bomba de calor (aquecedor elétrico com compressor) fornece à água 3 J de calor para cada 1 J de energia elétrica consumida. Explique como isso é possível sem violar a conservação da energia e calcule o custo do banho nesse caso.

  2. Em usinas heliotérmicas (solares térmicas), milhares de espelhos concentram a luz do Sol em um receptor, aquecendo um fluido que gera vapor e move turbinas. Algumas armazenam parte do calor em tanques de sal fundido. Comparando com painéis fotovoltaicos, uma vantagem característica desse tipo de usina é

    1. ter rendimento de 100%, pois os espelhos refletem toda a radiação recebida sem nenhuma perda.
    2. poder continuar gerando eletricidade por algumas horas depois do pôr do sol, usando o calor armazenado no sal fundido.
    3. converter luz diretamente em eletricidade, sem precisar de turbinas, geradores ou qualquer peça móvel.
    4. funcionar com o mesmo desempenho em dias nublados, pois os espelhos concentram também a luz difusa.
    5. dispensar uma fonte fria, porque a energia do Sol é renovável e não obedece à segunda lei da termodinâmica.

  3. Nos motores a diesel não há vela de ignição: o ar admitido no cilindro é comprimido muito rapidamente pelo pistão, e o combustível injetado em seguida entra em combustão espontânea. A combustão ocorre porque

    1. o pistão produz faíscas elétricas ao atritar com as paredes do cilindro durante a compressão.
    2. a compressão rápida é quase adiabática, e o trabalho feito sobre o ar eleva sua energia interna e sua temperatura.
    3. a pressão alta dentro do cilindro diminui a temperatura de ignição do combustível até o valor da temperatura ambiente.
    4. o ar comprimido perde oxigênio, e o diesel reage com o nitrogênio, que é mais reativo.
    5. a compressão rápida retira calor do ar, que esfria e condensa o combustível em gotas inflamáveis.