UEA 2017 — questão 66 de Física

Gabarito BGases — relações entre P, V e T num ciclo (isobárica, isovolumétrica e isotérmica)Vestibular · Prova I · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 66 de Física do UEA 2017

Enunciado em texto

Leia o texto para responder às questões 66 e 67.

Uma amostra de massa constante de gás ideal sofre a transformação cíclica ABCA representada no diagrama. A etapa AB é isobárica, BC é isovolumétrica e CA é isotérmica.

[Diagrama P × V: o ciclo ABCA percorrido no sentido horário. A etapa AB é um segmento horizontal na pressão PA=PBP_A = P_B, de VAV_A até VBV_B (seta para a direita); a etapa BC é um segmento vertical em VB=VCV_B = V_C, descendo até a pressão PCP_C (seta para baixo); a etapa CA é um arco de hipérbole (isoterma), que sobe de C até A (seta apontando para A). Uma linha tracejada prolonga a hipérbole para além de A e de C.]

Para ocorrer a etapa AB, o gás recebe de uma fonte quente uma quantidade QABQ_{AB} de calor. Nas etapas BC e CA, o gás cede para uma fonte fria as quantidades QBCQ_{BC} e QCAQ_{CA} de calor. Em cada ciclo realizado as forças exercidas pelo gás realizam um trabalho mecânico W.

Uma relação correta entre as variáveis de estado P, V e T associadas aos estados A, B e C é

(A) PATA=PCTC\dfrac{P_A}{T_A} = \dfrac{P_C}{T_C}

(B) PC⋅VC=PA⋅VAP_C \cdot V_C = P_A \cdot V_A

(C) PB⋅VB=PC⋅VCP_B \cdot V_B = P_C \cdot V_C

(D) VBTB=VCTC\dfrac{V_B}{T_B} = \dfrac{V_C}{T_C}

(E) VATA=VCTC\dfrac{V_A}{T_A} = \dfrac{V_C}{T_C}

(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2017, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: qual relação entre P, V e T dos estados A, B e C é verdadeira.

Passo 1 — a lei geral. Para massa constante de gás ideal:

P VT=constante\frac{P\,V}{T} = \text{constante}

Passo 2 — usar a etapa CA. Ela é isotérmica: TA=TCT_A = T_C. Então, entre A e C, o produto P VP\,V se mantém (lei de Boyle):

PC⋅VC=PA⋅VAP_C \cdot V_C = P_A \cdot V_A

Essa é a alternativa B. No diagrama, A e C estão sobre a mesma hipérbole (a isoterma tracejada).

Por que não as outras: (A) P/TP/T constante vale para volume constante, mas VA≠VCV_A \neq V_C. (C) B não está na isoterma: em BC o volume fica fixo e a pressão cai, então a temperatura cai, e TB>TCT_B > T_C; logo PBVB>PCVCP_B V_B > P_C V_C. (D) V/TV/T constante vale para pressão constante; entre B e C o volume é o mesmo e as temperaturas são diferentes, então as razões não são iguais. (E) TA=TCT_A = T_C mas VA≠VCV_A \neq V_C.

⚠️ A armadilha: a alternativa D usa a lei das isobáricas (V/T constante) entre B e C, só porque BC é uma etapa “simples”. Mas BC é isovolumétrica: o que se mantém aí é P/T, não V/T.

A ideia em uma frase: estados na mesma isoterma têm o mesmo produto P · V.

Resposta: alternativa B (PCVC=PAVAP_C V_C = P_A V_A).

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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