UEA 2017 — questão 66 de Física

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 , de até (seta para a direita); a etapa BC é um segmento vertical em , descendo até a pressão (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 de calor. Nas etapas BC e CA, o gás cede para uma fonte fria as quantidades e 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)
(B)
(C)
(D)
(E)
(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:
Passo 2 — usar a etapa CA. Ela é isotérmica: . Então, entre A e C, o produto se mantém (lei de Boyle):
Essa é a alternativa B. No diagrama, A e C estão sobre a mesma hipérbole (a isoterma tracejada).
Por que não as outras: (A) constante vale para volume constante, mas . (C) B não está na isoterma: em BC o volume fica fixo e a pressão cai, então a temperatura cai, e ; logo . (D) 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) mas .
⚠️ 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 ().
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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