EEAR 2021 (CFS 2) — questão 74 de Física
Enunciado em texto
O Ciclo de Carnot, proposto no século XVIII pelo físico e engenheiro Nicolas Leonard Sadi Carnot, consiste em uma sequência de transformações gasosas, na qual uma máquina térmica, operando entre duas fontes térmicas, alcança rendimento máximo se operar em um ciclo totalmente reversível, independentemente da substância utilizada. Considerando o Ciclo de Carnot para um gás ideal, assinale a alternativa correta.
[Gráfico P × V: ciclo fechado com os pontos 2 (no alto, à esquerda), 3 (à direita, mais abaixo), 4 (embaixo, à direita) e 1 (embaixo, à esquerda). De 2 a 3, uma curva que desce suavemente, na isoterma marcada (linha tracejada a partir de 3); de 3 a 4, uma curva quase vertical, com seta para baixo; de 4 a 1, uma curva que desce suavemente para a esquerda, na isoterma marcada (linha tracejada a partir de 4), com seta apontando para 1; de 1 a 2, uma curva íngreme subindo, fechando o ciclo. O sentido é 1 → 2 → 3 → 4 → 1.]
a) Entre os pontos 1 e 2 a energia interna do gás aumenta.
b) Entre os pontos 2 e 3 o gás cede calor para a fonte fria.
c) Entre os pontos 3 e 4 o gás rejeita calor para a fonte fria.
d) Entre os pontos 4 e 1 o gás recebe calor da fonte quente.
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2021 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual afirmação descreve corretamente uma etapa do ciclo de Carnot desenhado.
Passo 1 — identificar as etapas. O ciclo de Carnot tem duas isotermas e duas adiabáticas. No gráfico: 2 → 3 é a isoterma quente (); 3 → 4 é uma adiabática (expansão); 4 → 1 é a isoterma fria (); 1 → 2 é a outra adiabática (compressão).
Passo 2 — a etapa 1 → 2. É adiabática: . O gás é comprimido, então recebe trabalho, e pela 1ª lei:
Com (compressão), : a energia interna aumenta. Faz sentido: a temperatura sobe de para . A afirmação (A) está correta.
Por que não as outras: (B) de 2 a 3 o gás se expande a e recebe calor da fonte quente, não cede à fria; (C) de 3 a 4 a transformação é adiabática: não há troca de calor; (D) de 4 a 1 o gás é comprimido a e rejeita calor para a fonte fria, não recebe da quente.
⚠️ A armadilha: achar que, sem troca de calor, nada muda no gás. Na adiabática, todo o trabalho vira variação de energia interna: comprimir sem trocar calor esquenta o gás.
Um detalhe histórico: o enunciado diz “século XVIII”, mas Sadi Carnot publicou o ciclo em 1824, no século XIX. Isso não muda a resposta.
A ideia em uma frase: no ciclo de Carnot, o gás recebe calor na isoterma quente, rejeita na isoterma fria e, nas adiabáticas, só troca trabalho: na compressão adiabática a energia interna sobe.
Resposta: alternativa A.
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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