UFRGS 2017 — questão 14 de Física
Enunciado em texto
Observe a figura abaixo.
[Gráfico P × V: o estado inicial i fica no alto, à esquerda, e o estado final f embaixo, à direita. Dois caminhos ligam i a f, com setas no sentido de i para f. O processo II é a curva de cima: desce suavemente de i até f. O processo I é a curva de baixo: cai rápido logo no começo e depois segue quase horizontal até f. A curva II fica acima da curva I em todo o trajeto.]
A figura mostra dois processos, I e II, em um diagrama pressão (P) x volume (V) ao longo dos quais um gás ideal pode ser levado do estado inicial i para o estado final f.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
De acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna é ........ nos dois processos. O trabalho realizado no processo I é ........ que o trabalho realizado no processo II.
(A) igual — maior
(B) igual — menor
(C) igual — igual
(D) diferente — maior
(E) diferente — menor
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2017, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar a variação da energia interna e o trabalho nos dois caminhos entre os mesmos estados i e f.
Passo 1 — energia interna. A energia interna de um gás ideal depende só do estado (para uma dada quantidade de gás, só da temperatura). Os dois processos começam em i e terminam em f, então:
Primeira lacuna: igual.
Passo 2 — trabalho. O trabalho do gás é a área sob a curva no gráfico P × V. Os dois processos são expansões (V aumenta), e a curva II passa sempre por cima da curva I. Então a área sob II é maior:
Segunda lacuna: menor.
Conferindo pela 1ª lei: . Com o mesmo ΔU e trabalhos diferentes, os calores trocados também são diferentes: o calor e o trabalho dependem do caminho; a energia interna, não.
⚠️ A armadilha: achar que, como os estados inicial e final são os mesmos, o trabalho também é igual (alternativa C). Isso vale para ΔU, que é função de estado. O trabalho depende do caminho: é a área sob a curva percorrida.
A ideia em uma frase: entre os mesmos estados, ΔU é sempre o mesmo, mas o trabalho é a área sob o caminho — curva mais alta, mais trabalho.
Resposta: alternativa B (igual — menor).
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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