EEAR 2023 (CFS 1) — questão 96 de Física
Enunciado em texto
O gráfico pressão (P) em função do volume (V) a seguir representa três caminhos A, B e C diferentes em que uma mesma amostra de gás ideal pode ir do estado inicial “i” para o estado final “f”.
[Gráfico P × V: um quadrado. O estado i é o vértice de cima à esquerda (pressão maior, volume menor) e o estado f é o vértice de baixo à direita (pressão menor, volume maior). Caminho A: de i para a direita, na pressão alta, até o vértice de cima à direita, e depois para baixo até f. Caminho B: a diagonal, em linha reta, de i até f. Caminho C: de i para baixo até o vértice de baixo à esquerda, e depois para a direita, na pressão baixa, até f.]
Assinale a alternativa que indica corretamente a relação entre os valores, em módulo, das quantidades de calores , , e envolvidos, respectivamente, nos caminhos A, B e C.
a)
b)
c)
d) e
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2023 — 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: comparar o calor trocado pelo gás em cada caminho de i até f.
Passo 1 — a primeira lei. Em qualquer caminho:
A energia interna é função de estado: depende só do começo e do fim. Como os três caminhos ligam os mesmos i e f, ΔU é o mesmo nos três.
Passo 2 — o trabalho é a área sob o caminho. Nos três o gás se expande (o volume vai do menor para o maior), então o trabalho é positivo e vale a área sob cada caminho:
• A expande na pressão alta: área maior;
• B expande pela diagonal: área intermediária (um trapézio);
• C expande na pressão baixa: área menor.
Passo 3 — o calor. Somando o mesmo ΔU a trabalhos em ordem decrescente:
Sobre o “em módulo”: o gráfico não traz números. Nas proporções desenhadas, os produtos e ficam próximos, então ΔU é pequeno perto dos trabalhos e o gás recebe calor nos três caminhos. Com os três calores positivos, a ordem em módulo é a mesma.
⚠️ A armadilha: pensar que, como começo e fim são iguais, o calor também é igual (alternativa A). Quem não depende do caminho é a energia interna; calor e trabalho dependem.
A ideia em uma frase: ΔU só depende dos estados inicial e final; o trabalho é a área sob o caminho, e o calor vem de Q = ΔU + τ.
Resposta: alternativa B ().
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.