PUC-RS 2011 (inverno) — questão 5 de Física
Enunciado em texto
INSTRUÇÃO: Para responder à questão 5, considere as informações e afirmativas.
O gráfico a seguir mostra três isotermas para um gás ideal que se encontra num sistema fechado, no qual as diferenças de temperatura entre isotermas consecutivas são iguais, ou seja, . Neste gráfico, são indicados quatro processos termodinâmicos para esse gás: 1 e 2 são isobáricos, 3 e 4 são isométricos.
[Gráfico: P (vertical) × V (horizontal) com três isotermas (hipérboles), a mais baixa, intermediária e a mais alta. Processo 1: seta horizontal, a pressão alta, que vai da isoterma até a . Processo 2: seta horizontal, a pressão menor, que vai da isoterma até a , cruzando a . Processo 3: seta vertical, para cima, da isoterma até a . Processo 4: seta vertical, para cima, mais à direita, da isoterma até a .]
Com base nas informações disponibilizadas no gráfico, afirma-se:
I. No processo 2, a variação da energia interna do gás é maior do que no processo 4.
II. No processo 2, o trabalho realizado é menor do que no processo 3.
III. No processo 2, a variação da energia interna do gás é maior do que no processo 3.
IV. No processo 4, a variação da energia interna é igual ao calor trocado com o meio.
Estão corretas apenas as afirmativas
(A) I e II.
(B) II e IV.
(C) III e IV.
(D) I, II e III.
(E) I, III e IV.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2011 (Inverno) — 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: julgar quatro afirmações sobre ΔU e trabalho nos processos do gráfico.
Passo 1 — ΔU depende só da variação de temperatura. Num gás ideal, a energia interna depende só de T. Chamando de ΔT a diferença entre isotermas vizinhas:
• processo 1: de a → ΔT;
• processo 2: de a → 2ΔT;
• processo 3: de a → ΔT;
• processo 4: de a → 2ΔT.
Passo 2 — o trabalho. Trabalho só existe quando o volume muda. Nos isométricos (3 e 4), W = 0. No isobárico 2 o gás se expande e .
Julgando:
• I — falsa: os processos 2 e 4 vão ambos de a ; o ΔU é igual.
• II — falsa: no 2 o trabalho é positivo, no 3 é zero; o do 2 é maior.
• III — verdadeira: 2ΔT contra ΔT.
• IV — verdadeira: no isométrico W = 0, e a primeira lei, , fica .
⚠️ A armadilha: achar que o processo 2, por ser “mais comprido” no gráfico ou por envolver trabalho, tem ΔU maior que o 4 (afirmativa I). A energia interna só olha a temperatura: começo e fim nas mesmas isotermas, mesmo ΔU.
A ideia em uma frase: num gás ideal, ΔU depende só de onde começa e termina a temperatura; trabalho só há quando o volume muda.
Resposta: alternativa C (III e IV).
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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