Questões de Concurso

Uma máquina térmica reversível realiza trabalho em ciclos, de modo que retira 240 J de uma fonte quente a 627 ºC e rejeita 80 J em uma fonte fria à temperatura T_F. Qual é, em ºC, a temperatura T_F?

Um cilindro longo de um material de condutividade térmica k, comprimento L e raio da seção reta R, está colocado entre uma fonte fria à temperatura T_F e uma fonte quente à temperatura T_Q. O fluxo estacionário de calor que passa por esse cilindro é J₁ . Um outro cilindro, feito de outro material, com condutividade térmica k/2, comprimento 4L e raio de seção reta 4R, é colocado entre as mesmas fontes, fria e quente. Para esse segundo cilindro, o fluxo estacionário de calor é J₂ .

A relação entre os fluxos estacionários de calor, J₂ /J₁, é igual a

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

Em um laboratório de testes de combustíveis e lubrificantes militares, um engenheiro projeta um sistema de aquecimento controlado para simular as condições de operação de um fluido hidráulico. O dispositivo consiste em um cano isolado termicamente, no interior do qual o fluido escoa com vazão volumétrica constante. Em uma seção do cano, o fluido atravessa um resistor elétrico de imersão que eleva sua temperatura de forma estável. Os resultados das medidas realizadas no teste foram resumidos na Tabela a seguir. Adotando-se a conversão 1,00 cal = 4,00 J e considerando- -se desprezíveis as trocas de calor entre o fluido e o cano, o valor da resistência elétrica do resistor, em Ω, utilizado nesse sistema é

A análise contemporânea de sistemas energéticos articula o princípio de conservação da energia, a segunda lei da termodinâmica, métricas de eficiência, degradação exergética, fontes renováveis e estratégias de armazenamento. Estudos de transição energética enfatizam intensidade energética, pegada de carbono, justiça climática e trade-offs regionais, discutindo que a conversão entre formas de energia é sempre limitada por irreversibilidades e por constrangimentos tecnológicos, institucionais e territoriais. Em educação em Ciências, quadros CTS/CTSA defendem o uso de dados locais, cenários prospectivos e análise multiescalar (doméstica, urbana, global) para evitar visões tecnicistas simplificadoras. Marque a alternativa plenamente compatível com esse arcabouço.