UFPR 2018 — questão 40 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar quatro afirmações sobre as transformações básicas de um gás ideal.

Passo 1 — as ferramentas. O trabalho do gás é a "área" sob a curva no diagrama $p \times V$ (em pressão constante, $W = p\,\Delta V$), e a 1ª lei da Termodinâmica diz que:

$$Q = W + \Delta U$$

Para o gás ideal, a energia interna só depende da temperatura: $\Delta U = 0$ quando $T$ não muda.

Isocórico (1ª): o volume não muda, então o gás não empurra nada: $W = 0$. Verdadeira.

Adiabático (2ª): não há troca de calor ($Q = 0$), e a 1ª lei dá $\Delta U = -W$. Se o gás se expande ($W > 0$), a energia interna diminui (ele esfria); se é comprimido, ela aumenta. A energia interna não é constante. Falsa. (Quem confunde é o "sem calor" com "sem variação de energia".)

Isobárico (3ª): a pressão é constante, mas há troca de calor, sim: para expandir a pressão constante, o gás precisa receber calor ($Q = W + \Delta U$, com $W > 0$ e $\Delta U > 0$). Quem não troca calor é o processo adiabático. Falsa.

Isotérmico (4ª): por definição, a temperatura fica constante. Se o meio realiza trabalho sobre o gás, ele devolve essa mesma quantidade de energia ao meio como calor, e a temperatura não sobe. Falsa.

Sequência: V – F – F – F.

⚠️ A armadilha: achar que "adiabático" quer dizer energia interna constante. Adiabático é sem troca de calor; a energia interna constante (num gás ideal) é a do processo isotérmico. Quem marca a 2ª como verdadeira acaba na B ou na C.

A ideia em uma frase: isocórico: $W = 0$; adiabático: $Q = 0$; isotérmico: $\Delta U = 0$; isobárico: $p$ constante, com calor e trabalho.

Resposta: alternativa E (V – F – F – F).