Quiz — O segundo princípio da termodinâmica

Question 1

Nesta lição, o que exige a reversibilidade global de uma transformação?

Accepted Answer

Que um regresso possa restaurar o sistema e todo o seu exterior, sem deixar qualquer outra alteração.

Question 2

Um sistema fechado cede 2 400 J a um termostato a 300 K. A sua variação de entropia é ΔS = −6 J/K. Quais são a sua entropia trocada S_e e a sua entropia produzida S_i?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K e S_i = +2 J/K.

Question 3

Um calor Q = 1 200 J passa diretamente de um termostato a 600 K para um termostato a 300 K. Qual é a variação da entropia total dos dois termostatos?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

Porque é que um frigorífico comum não contradiz o enunciado de Clausius?

Accepted Answer

Porque a transferência de calor do frio para o quente é acompanhada por um fornecimento de trabalho exterior.

Question 5

Um gás ideal de n moles sofre uma expansão de Joule–Gay-Lussac do volume v para o volume V > v num recipiente rígido e adiabático. A remoção da parede não modifica o exterior. Qual é o balanço correto?

Accepted Answer

Q = W = ΔU_gas = 0 e ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0.

Question 6

Um motor ditérmico funciona entre 600 K e 300 K e recebe Q_H = 1 000 J por ciclo. Qual é o valor máximo do trabalho fornecido |W|?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

Dois subsistemas de composição fixa podem trocar energia e volume independentemente num conjunto isolado. O que se pode afirmar sobre o seu estado de equilíbrio?

Accepted Answer

T_1 = T_2 e P_1 = P_2.

Question 8

Uma máquina cíclica recebe os calores algébricos Q_k de termostatos a T_k > 0 e troca trabalho com uma fonte ideal. Que afirmação respeita a desigualdade de Clausius e as definições da lição?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0; a igualdade caracteriza a reversibilidade global, sem provar a reversibilidade local.

Question 9

Como é que a lição constrói a entropia a partir da igualdade ∮ δQ_rev/T = 0 nos ciclos localmente reversíveis?

Accepted Answer

Define S(B) − S(A) pelo integral de δQ_rev/T.

Question 10

Que afirmação descreve corretamente a reversibilidade local?

Accepted Answer

Exige inverter cada etapa de uma sucessão de estados de equilíbrio por uma modificação infinitesimal das restrições.

Question 11

Uma transformação irreversível liga dois estados de equilíbrio A e B, mas os seus estados intermédios estão longe do equilíbrio. Que afirmação está correta?

Accepted Answer

A variação de entropia ΔS pode ser calculada num caminho localmente reversível entre A e B, enquanto S_e e S_i dependem do processo real.

Question 12

Que funcionamento é precisamente proibido pelo enunciado de Kelvin–Planck?

Accepted Answer

Realizar um ciclo cujo único efeito seja retirar um calor Q > 0 de um único termostato e fornecer W = −Q ao exterior.

Question 13

Uma compressão quase-estática é necessariamente localmente reversível.

Accepted Answer

Falso

Question 14

Que sucessão descreve o ciclo motor de Carnot de um gás ideal, sendo todos os seus ramos localmente reversíveis?

Accepted Answer

Uma expansão isotérmica a T_H, uma expansão adiabática reversível, uma compressão isotérmica a T_C e, depois, uma compressão adiabática reversível.

Question 15

O segundo princípio fixa o sentido termodinamicamente admissível das evoluções, mas não determina, por si só, a sua duração nem os coeficientes de transporte.

Accepted Answer

Verdadeiro