UEA 2018 (SIS, 2ª série) — questão 48 de Física
Enunciado em texto
O gráfico ilustra as alternâncias entre transformações isotérmicas e adiabáticas em um Ciclo de Carnot.
[Gráfico: P em função de V. Duas isotermas (hipérboles azuis), (mais acima e à direita) e (mais abaixo), com a legenda . O ciclo é percorrido no sentido horário: de A até B sobre a isoterma (volume aumentando); de B até C por uma curva mais íngreme (adiabática), descendo até a isoterma (volume aumentando); de C até D sobre a isoterma (volume diminuindo); de D até A por outra curva íngreme (adiabática), subindo até a isoterma (volume diminuindo).]
Os trechos de C até D e de D até A representam, respectivamente,
(A) a expansão isotérmica e a expansão adiabática.
(B) a expansão adiabática e a expansão isotérmica.
(C) a expansão adiabática e a compressão isotérmica.
(D) a compressão isotérmica e a expansão adiabática.
(E) a compressão isotérmica e a compressão adiabática.
(Enunciado e figura: SIS UEA 2018, Prova de Acompanhamento II — 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: classificar os trechos C → D e D → A do ciclo: isotérmico ou adiabático, expansão ou compressão.
Passo 1 — isotérmico ou adiabático. As curvas azuis são isotermas ( e ). O trecho C → D corre sobre a isoterma : é isotérmico. O trecho D → A sai da isoterma e chega à , por uma curva mais íngreme que as isotermas: é adiabático (sem troca de calor, a temperatura muda).
Passo 2 — expansão ou compressão. Basta olhar o volume. De C para D as setas apontam para a esquerda: o volume diminui, é compressão. De D para A o volume também diminui (A está à esquerda de D): de novo compressão.
Conferindo com o ciclo de Carnot: um ciclo de Carnot tem quatro etapas em sequência: expansão isotérmica na fonte quente (A → B), expansão adiabática (B → C, esfriando de para ), compressão isotérmica na fonte fria (C → D) e compressão adiabática (D → A, esquentando de volta a ). As duas últimas são exatamente as pedidas.
⚠️ A armadilha: ver a curva D → A subindo (pressão aumentando, temperatura aumentando) e chamá-la de expansão (alternativa D). Expansão e compressão se decidem pelo volume, e de D para A o volume diminui.
A ideia em uma frase: no p × V, curva sobre a isoterma é isotérmica, curva íngreme entre isotermas é adiabática, e o sentido da seta no eixo V diz se é expansão ou compressão.
Resposta: alternativa E (compressão isotérmica e compressão adiabática).
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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