UEA 2017 — questão 67 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.
Considerando os módulos de , , e W, é correto afirmar que
(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: a relação entre o calor recebido, os calores cedidos e o trabalho num ciclo completo.
Passo 1 — a primeira lei num ciclo. Ao fim do ciclo o gás volta ao estado inicial, então a variação de energia interna é zero:
Passo 2 — o calor total, com os sinais. O gás recebe e cede e (todos em módulo):
Passo 3 — isolar o calor recebido:
É a conservação da energia: tudo o que entra (calor da fonte quente) sai como calor para a fonte fria ou como trabalho. Faz sentido também pelo gráfico: o ciclo é horário, então o trabalho líquido do gás é positivo.
⚠️ A armadilha: errar o sinal do trabalho e marcar a E. Num ciclo que funciona como máquina, o trabalho W é energia que sai do gás, assim como os calores cedidos; por isso os três se somam para igualar o calor recebido.
A ideia em uma frase: num ciclo ΔU = 0: o calor que entra é igual ao calor que sai mais o trabalho realizado.
Resposta: alternativa D ().
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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