PUC-PR 2019 (Medicina) — questão 40 de Física
Enunciado em texto
Considere uma massa gasosa que sofre a transformação cíclica A-B-C-A, representada no diagrama p x V mostrado a seguir.
[Gráfico: p (atm) × V (L). Ponto A em (2 L; 9 atm), ponto B em (5 L; 4 atm) e ponto C em (2 L; 4 atm). De A a B, uma curva descendente com seta no sentido de B; de B a C, um segmento horizontal em 4 atm, com seta para a esquerda; de C a A, um segmento vertical em 2 L, com seta para cima.]
Adotando 1 atm = Pa e considerando que a massa gasosa se comporte como um gás perfeito, com base no diagrama anterior e nas leis da Termodinâmica, é CORRETO afirmar que na etapa
(A) A-B, a energia interna do gás aumenta.
(B) A-B, o gás realiza trabalho, portanto sua energia interna diminui.
(C) B-C, o gás realiza trabalho igual a 12 J.
(D) B-C, o volume do gás diminui e sua energia interna aumenta.
(E) C-A, a pressão do gás aumenta e sua temperatura diminui.
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2019 (Verão), Medicina — 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 afirmação correta sobre as etapas do ciclo.
Passo 1 — a temperatura em cada ponto. Para um gás perfeito, : a temperatura é proporcional ao produto pV. Em atm·L:
Então .
(A) — correta. De A para B o produto pV sobe de 18 para 20: a temperatura aumenta e, num gás perfeito, a energia interna (que só depende de T) aumenta. (A curva AB não é uma isoterma, apesar da aparência.)
(B) — errada. O gás realiza trabalho em A-B (o volume aumenta), mas a energia interna aumenta, como visto: ele recebe calor mais que suficiente para compensar o trabalho.
(C) — errada. Em B-C o volume diminui a pressão constante: o trabalho é feito sobre o gás, e vale, em módulo:
Nem o sentido nem o valor (12 J) estão certos.
(D) — errada. O volume diminui, mas pV cai de 20 para 8: a temperatura e a energia interna diminuem.
(E) — errada. Em C-A a pressão aumenta a volume constante, e pV sobe de 8 para 18: a temperatura aumenta.
⚠️ A armadilha: ver a curva AB, parecida com uma hipérbole, e supor que ela é isotérmica (ΔU = 0), ou seguir o raciocínio da (B), “realizou trabalho, então perdeu energia”. Quem decide a energia interna é a temperatura, e ela se lê pelo produto pV nos extremos.
A ideia em uma frase: num gás perfeito, compare pV nos pontos: se pV sobe, T e a energia interna sobem.
Resposta: alternativa A (em A-B a energia interna aumenta).
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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