UEMG 2012 — questão 17 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: em qual situação a temperatura do gás cai.

Passo 1 — a 1ª lei da Termodinâmica. A variação da energia interna do gás é o calor recebido menos o trabalho que ele realiza:

$$\Delta U = Q - W$$

Num gás (ideal), a energia interna depende só da temperatura: a temperatura diminui quando $\Delta U < 0$, ou seja, quando $W > Q$. O gás gasta, em trabalho, mais energia do que recebe em calor, e a diferença sai da sua energia interna.

Passo 2 — as alternativas.

A) $Q > W$: $\Delta U > 0$, a temperatura sobe.

B) Compressão brusca: é praticamente adiabática ($Q = 0$), e o trabalho é feito sobre o gás ($W < 0$). Então $\Delta U = -W > 0$: a temperatura sobe (é por isso que a bomba de encher pneu esquenta).

C) $Q = W$: $\Delta U = 0$, a temperatura fica constante (é uma expansão isotérmica).

D) $W > Q$: $\Delta U < 0$, a temperatura diminui.

⚠️ A armadilha: associar "compressão" com "esfriar" porque o volume diminui (alternativa B). Comprimir um gás bruscamente injeta energia nele e o aquece; quem esfria é o gás que se expande gastando mais energia do que recebe.

A ideia em uma frase: pela 1ª lei, a temperatura do gás cai quando ele realiza mais trabalho do que o calor que recebe.

Resposta: alternativa D (o trabalho realizado é maior que o calor recebido).