FAMECA 2024 — questão 40 de Física
Enunciado em texto
Considere a transformação cíclica QRSTUQ sofrida por certa massa de gás ideal e representada no diagrama pressão x volume.
[Gráfico: P × V, sem valores numéricos, com marcas igualmente espaçadas nos eixos. O ciclo, percorrido no sentido Q → R → S → T → U → Q, tem: QR horizontal (pressão alta, volume aumentando); RS vertical (volume constante, pressão diminuindo); ST horizontal (pressão baixa, volume diminuindo); TU um segmento inclinado em que o volume diminui e a pressão aumenta um pouco; UQ vertical (volume constante, pressão aumentando até a de Q). Q e U têm o mesmo volume, e R e S têm o mesmo volume.]
As etapas da transformação em que o trabalho realizado pelas forças exercidas pelo gás é nulo são
(A) RS e UQ.
(B) ST e TU.
(C) QR e ST.
(D) RS e TU.
(E) QR e RS.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMECA 2024, 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: em quais etapas o gás não realiza trabalho.
Passo 1 — quando o trabalho do gás é zero. O gás só realiza trabalho se o volume mudar: o trabalho é a área sob a curva no diagrama P × V, e se o volume não varia essa área é nula.
Passo 2 — achar as etapas sem variação de volume. No gráfico, são os segmentos verticais: RS (volume constante, a pressão cai) e UQ (volume constante, a pressão sobe). São as transformações isocóricas.
Por que não as outras: QR, ST e TU são segmentos em que o volume muda (QR expande; ST e TU comprimem), e em todas elas há área sob a curva, ou seja, trabalho diferente de zero.
⚠️ A armadilha: achar que o trabalho é nulo onde a pressão é constante (QR e ST, alternativa C). É o contrário: a pressão constante, o trabalho vale P·ΔV e é bem diferente de zero.
A ideia em uma frase: sem variação de volume não há trabalho: no diagrama P × V, os trechos verticais têm trabalho nulo.
Resposta: alternativa A (RS e UQ).
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.