FAMECA 2019 — questão 40 de Física
Enunciado em texto
Numa máquina térmica, um gás ideal realiza o ciclo mostrado na figura. As transformações AB e CD são isotérmicas e as transformações BC e DA são adiabáticas.
[Gráfico: P × V; ciclo percorrido no sentido horário A → B → C → D → A. AB é a isoterma de temperatura (mais alta), de A, no alto à esquerda, até B; BC é uma adiabática que desce de B até C, à direita embaixo; CD é a isoterma de temperatura (mais baixa), de C até D; DA é uma adiabática que sobe de D até A. A região interna do ciclo está sombreada.]
Com relação a esse ciclo, conclui-se que:
(A) na transformação AB, a energia interna do gás aumenta.
(B) o trabalho total realizado pelo gás é nulo.
(C) na transformação BC, o gás ganha calor.
(D) na transformação CD, a energia interna do gás não varia.
(E) na transformação DA, o gás ganha calor.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMECA 2019, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a afirmação correta sobre o ciclo (é o ciclo de Carnot).
Passo 1 — isotermas. A energia interna de um gás ideal depende só da temperatura. Em AB e em CD a temperatura é constante, então ΔU = 0 nessas duas transformações. Isso torna (D) correta e (A) errada.
Passo 2 — adiabáticas. Em BC e em DA não há troca de calor (Q = 0) por definição. Então (C) e (E) estão erradas.
Passo 3 — o trabalho total. O trabalho no ciclo é a área dentro dele no gráfico P × V. A área sombreada não é nula, e o ciclo é percorrido no sentido horário: o gás realiza trabalho positivo. (B) está errada.
⚠️ A armadilha: achar que, como o gás volta ao estado inicial, o trabalho total é nulo (alternativa B). O que se anula no ciclo é a variação de energia interna; o trabalho é a área do ciclo, que é justamente o que a máquina aproveita.
A ideia em uma frase: isotérmica: ΔU = 0; adiabática: Q = 0; ciclo: trabalho igual à área interna.
Resposta: alternativa D (em CD, a energia interna não varia).
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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