UECE 2026.1 — questão 44 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que se pode dizer do trabalho, da temperatura e da energia interna num ciclo completo.

Passo 1 — o que um ciclo garante. O gás volta ao estado inicial ($V_1$, $P_1$). Então a temperatura final é igual à inicial, e a energia interna, que só depende do estado, também volta ao mesmo valor:

$$\Delta U_{\text{ciclo}} = 0$$

Isso já derruba a B e a D.

Passo 2 — o trabalho, pelo diagrama p × V. O trabalho do ciclo é a área que ele cerca. Siga o caminho:

• (i) de $V_1$ para $V_2$, para a direita, na pressão alta $P_1$: o gás realiza trabalho;

• (ii) desce na vertical, em $V_2$, até $P_2$: trabalho zero;

• (iii) volta de $V_2$ para $V_1$ pela adiabática, com a pressão subindo de $P_2$ até $P_1$: o gás recebe trabalho, mas a pressão nesse trecho é menor que $P_1$.

Na ida a pressão é maior que na volta, então o gás realiza mais trabalho na expansão do que recebe na compressão. O ciclo é percorrido no sentido horário, e o trabalho total do gás é positivo, igual à área cercada.

Conferindo pela 1ª lei: com $\Delta U = 0$, o trabalho total é o calor líquido. O gás recebe calor na expansão isobárica (esquenta e se expande), cede calor no resfriamento isocórico e não troca calor na adiabática. Funciona como uma máquina térmica: trabalho positivo.

⚠️ A armadilha: a A, confundindo “voltar ao estado inicial” com “trabalho nulo”. Quem zera no ciclo é a energia interna; o trabalho é a área do ciclo e só seria zero se ida e volta fossem pelo mesmo caminho.

A ideia em uma frase: num ciclo ΔU = 0, e o trabalho é a área cercada no diagrama p × V: positivo no sentido horário.

Resposta: alternativa C.