PUC-RS 2011 — questão 5 de Física
Enunciado em texto
Ar contido num cilindro com pistão sofre uma compressão adiabática, indo do estado (1,00atm ; 20,0L ; 300K) para o estado (66,3atm ; 1,00L ; 994K), resultando num trabalho de -11,7kJ.
Assumindo que o ar se comporte como um gás ideal, se a compressão entre os mesmos volumes inicial e final indicados no processo adiabático tivesse sido isotérmica, os valores finais de pressão e temperatura e a variação da energia interna teriam sido, respectivamente,
(A) 1,00atm — 994K — 11,7kJ
(B) 2,00atm — 300K — -11,7kJ
(C) 20,0atm — 994K — zero
(D) 20,0atm — 300K — zero
(E) 66,3atm — 300K — zero
(Enunciado: Concurso Vestibular PUC-RS 2011 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: pressão final, temperatura final e ΔU se o gás fosse comprimido de 20,0 L para 1,00 L a temperatura constante.
Passo 1 — a temperatura. Isotérmica quer dizer temperatura constante: ela fica em 300 K. Já cai a C e a A.
Passo 2 — a pressão (lei de Boyle). Com T constante, não muda:
Passo 3 — a energia interna. Num gás ideal, a energia interna depende só da temperatura. Temperatura não mudou, então:
(O gás recebe trabalho, mas devolve a mesma quantidade como calor para o ambiente.)
⚠️ A armadilha: copiar a pressão final do processo adiabático, 66,3 atm (alternativa E). Na adiabática a temperatura sobe e a pressão cresce mais do que na isotérmica; com T constante, a pressão só multiplica por 20, que é quanto o volume diminuiu.
A ideia em uma frase: isotérmica num gás ideal: T fixa, pV constante e ΔU = 0.
Resposta: alternativa D (20,0 atm; 300 K; ΔU = zero).
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.