PUC-PR 2014 (inverno) — questão 44 de Física
Enunciado em texto
Um gás, contido em um cilindro provido de um êmbolo, expande-se ao ser colocado em contato com uma fonte térmica. Se nessa transformação a variação da energia interna do gás é desprezível, pode-se afirmar que:
(A) o gás não realizou trabalho.
(B) o trabalho realizado pelo gás é igual à quantidade de calor que ele absorveu.
(C) o trabalho realizado pelo gás é menor do que a quantidade de calor que ele absorveu.
(D) o gás não absorveu calor da fonte térmica.
(E) o trabalho realizado pelo gás é maior do que a quantidade de calor que ele absorveu.
(Enunciado: Vestibular PUCPR 2014 (Inverno) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: a relação entre calor e trabalho numa expansão em que a energia interna não varia.
Passo 1 — a primeira lei da Termodinâmica. O calor recebido pelo gás se divide entre aumentar a energia interna e realizar trabalho:
Passo 2 — com ΔU = 0. Se a energia interna não muda (é o caso de uma expansão isotérmica de um gás ideal), sobra:
Todo o calor absorvido da fonte vira trabalho de expansão. Como o gás se expandiu, τ > 0, e então Q > 0: ele absorveu calor, na mesma quantidade do trabalho realizado.
Por que não as outras: (A) o gás se expandiu empurrando o êmbolo, então realizou trabalho; (C) e (E) exigiriam ΔU ≠ 0; (D) se não absorvesse calor, com τ > 0 a energia interna teria de cair.
⚠️ A armadilha: marcar (C) pensando que “parte do calor sempre fica no gás”. Isso só acontece quando a temperatura sobe. Aqui ΔU é desprezível, então nada fica: Q = τ.
A ideia em uma frase: com ΔU = 0, a primeira lei diz que todo calor recebido sai como trabalho.
Resposta: alternativa B (trabalho igual ao calor absorvido).
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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