UEM 2023 (PAS, etapa 2) — questão 16 de Física

Enunciado em texto
Para um gás ideal há a equação de Clapeyron: , em que é o número de mols do gás, é a constante universal dos gases perfeitos; e (pressão), (volume) e (temperatura) são variáveis de estado. Considere um volume de de um gás ideal em uma temperatura de 50 K. Assinale o que for correto.
(01) Ao se aquecer o gás isobaricamente até uma temperatura de 100 K, o volume final do gás será o dobro do seu volume inicial.
(02) Ao receber 1 kJ de calor, o trabalho realizado pelo gás, em uma transformação isotérmica, será igual ao calor recebido.
(04) Ao se aquecer o gás até 100 K, a uma pressão constante e igual a , o trabalho realizado pelo gás será de .
(08) Em uma transformação isovolumétrica, se a temperatura final for de 200 K, então a pressão final será 150 vezes maior do que a pressão inicial.
(16) Em uma transformação adiabática, se o gás realizar um trabalho de 100 J, a variação da energia interna será nula.
(Enunciado: PAS UEM 2023, etapa 2 — 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 equação de Clapeyron e a primeira lei, , a um gás que começa com 5 m³ a 50 K.
(01) Verdadeira. A pressão constante, é constante:
o dobro do volume inicial.
(02) Verdadeira. Num gás ideal a energia interna só depende da temperatura: na isotérmica, , e a primeira lei dá kJ.
(04) Verdadeira. Pela (01), o volume vai de 5 m³ para 10 m³:
(08) Falsa. A volume constante, a pressão é proporcional à temperatura absoluta:
A pressão fica 4 vezes maior. (150 é a diferença de temperaturas, não a razão.)
(16) Falsa. Adiabática é sem troca de calor, :
O gás realiza trabalho às custas da própria energia interna, que diminui (e ele esfria).
⚠️ A armadilha: na (16), confundir adiabática (sem calor) com isotérmica (sem variação de temperatura). Nula é a energia interna na isotérmica; na adiabática, nulo é o calor.
A ideia em uma frase: na isotérmica ΔU = 0 e W = Q; na adiabática Q = 0 e ΔU = −W; e a volume constante a pressão acompanha T absoluta.
Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).
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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