UEM 2010 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 2 de Física
Enunciado em texto
Sobre o funcionamento das máquinas térmicas, analise as afirmações abaixo e assinale o que for correto.
(01) Quando um motor ideal realiza um ciclo termodinâmico, alguma quantidade de energia, na forma de calor, tem que ser transferida para o meio exterior.
(02) Quando um motor ideal realiza um ciclo termodinâmico, a energia gasta, na forma de calor, é sempre maior que o trabalho realizado sobre o meio exterior.
(04) Quando um refrigerador ideal realiza um ciclo termodinâmico, a energia, na forma de calor, transferida para o meio exterior é sempre maior que a energia consumida na forma de trabalho, para o refrigerador funcionar.
(08) Quando uma máquina térmica ideal executa um ciclo termodinâmico, sua energia interna permanece constante.
(16) Uma máquina térmica ideal é aquela que funciona com uma única fonte de energia.
(Enunciado: Vestibular UEM 2010 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar a primeira e a segunda leis a motores e refrigeradores.
Passo 1 — os balanços. No motor, por ciclo, ele recebe da fonte quente, realiza o trabalho e rejeita para a fonte fria:
No refrigerador o sentido se inverte: ele recebe o trabalho , retira do interior e despeja no ambiente, com .
(01) Verdadeira. Pela segunda lei (Kelvin-Planck), nunca é zero: mesmo o motor ideal precisa rejeitar calor para o exterior.
(02) Verdadeira. Como , : o calor consumido é sempre maior que o trabalho fornecido.
(04) Verdadeira. O calor jogado no ambiente é , maior que o trabalho , porque inclui o calor tirado do interior (é por isso que atrás da geladeira esquenta).
(08) Verdadeira. A energia interna é função de estado: ao completar o ciclo, o fluido de trabalho volta ao estado inicial, e portanto à mesma energia interna. A variação no ciclo é nula, , e é isso que a afirmação expressa.
(16) Falsa. É impossível uma máquina térmica funcionar com uma só fonte (seria o moto-perpétuo de segunda espécie). Ela precisa de uma fonte quente e de uma fonte fria.
Atenção: o gabarito oficial considera a (08) verdadeira, lendo “permanece constante” como “não varia no ciclo completo” ( entre o início e o fim). A redação é imprecisa: durante as etapas do ciclo a energia interna do fluido sobe e desce (ele esquenta e esfria), e quem ler “constante” ao pé da letra, a cada instante, a julgaria falsa. Na prova, vale a leitura da banca: o que se conserva é o valor após cada ciclo completo.
⚠️ A armadilha: pensar que “ideal” significa rendimento 100%. Mesmo a máquina ideal (de Carnot) rejeita calor; ideal quer dizer sem perdas evitáveis.
A ideia em uma frase: todo motor rejeita calor para a fonte fria, e todo refrigerador despeja no ambiente mais calor do que o trabalho que consome.
Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).
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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