ACAFE 2026 (Verão) — questão 35 de Física
Enunciado em texto
Em um laboratório didático, um técnico opera um cilindro com êmbolo contendo gás ideal, o qual dispõe de um banho térmico de temperatura controlada (para processos isotérmicos), uma manta isolante (para processos adiabáticos), um trava-êmbolo que impede o movimento (para processos isocóricos) e um conjunto de pesos sobre o êmbolo que mantém a pressão constante quando desejado (processos isobáricos).
Pretendendo explorar de maneira prática seus conhecimentos sobre as leis da termodinâmica, o técnico executa os quatro procedimentos descritos abaixo separadamente, sempre de forma necessária para aproximar os procedimentos de transformações gasosas reversíveis:
• : o cilindro é mergulhado no banho a temperatura constante e o gás sofre uma expansão.
• : o êmbolo é travado e o gás é aquecido.
• : o cilindro é envolvido pela manta isolante e o êmbolo é comprimido rapidamente.
• : uma sequência de etapas leva o sistema de volta ao estado inicial.
Analise as afirmativas.
I. Em , por ser isotérmico com gás ideal, a variação de energia interna é nula; logo, o gás realiza trabalho positivo na expansão e recebe calor.
II. Em , por ser isocórico, o trabalho é nulo e o calor é positivo, igual ao aumento da energia interna, aumentando com isso sua pressão.
III. Em , durante a compressão adiabática, o meio realiza trabalho sobre o gás, portanto, a energia interna diminui devido à diminuição da temperatura.
IV. Em , ao final do ciclo completo, a variação de energia interna é positiva; logo, a soma dos calores é maior que a soma dos trabalhos no ciclo.
V. Em , como a temperatura final é igual a inicial pode-se afirmar que a temperatura não variou durante o ciclo, mantendo a energia interna constante.
Assinale a alternativa CORRETA.
A) Apenas I e II estão corretas.
B) Apenas I, II e III estão corretas.
C) Apenas II e IV estão corretas.
D) Apenas I, III e V estão corretas.
(Enunciado: Vestibular de Medicina ACAFE — Verão 2026, Física — ACAFE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Associação Catarinense das Fundações Educacionais (ACAFE).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar a primeira lei a cada procedimento e julgar as afirmativas.
Passo 1 — a ferramenta. Primeira lei (formulário): . Para gás ideal, a energia interna só depende da temperatura ( no monoatômico): temperatura constante, ΔU = 0.
Passo 2 — afirmativa I (isotérmica). ΔU = 0, então Q = τ. Na expansão o gás empurra o êmbolo e realiza trabalho positivo; para isso, recebe a mesma quantidade de calor do banho. Verdadeira.
Passo 3 — afirmativa II (isocórica). Volume fixo, τ = 0, então Q = ΔU. Aquecendo, Q > 0 e a energia interna (a temperatura) aumenta; com V constante, mostra que a pressão sobe junto com T. Verdadeira.
Passo 4 — afirmativa III (adiabática). Q = 0, então ΔU = −τ. Na compressão o meio faz trabalho sobre o gás (τ < 0 para o gás), e a energia interna aumenta: o gás esquenta. A afirmativa diz que diminui. Falsa.
Passo 5 — afirmativas IV e V (ciclo). Voltando ao estado inicial, a temperatura final é a inicial e ΔU = 0 no ciclo, não positivo; daí a soma dos calores é igual à soma dos trabalhos. IV é falsa. E ter a mesma temperatura no começo e no fim não quer dizer que ela ficou constante no meio do caminho: as etapas podem esquentar e esfriar o gás. V também é falsa.
Conferindo: só I e II verdadeiras: alternativa A.
⚠️ A armadilha: na III, associar “o meio realiza trabalho sobre o gás” com perda de energia do gás. É o contrário: trabalho recebido, sem troca de calor, vira energia interna; é por isso que a bomba de bicicleta esquenta ao encher o pneu.
A ideia em uma frase: Q = τ + ΔU: isotérmica tem ΔU = 0, isocórica tem τ = 0, adiabática tem Q = 0, e um ciclo completo tem ΔU = 0.
Resposta: alternativa A (apenas I e II).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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