UFU 2011-1 (Processo Seletivo Especial) — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente um volume , à pressão e temperatura . Esse gás se expande à temperatura constante e realiza trabalho sobre o sistema, o qual é representado nos gráficos pela área sob a curva.
Assinale a alternativa que melhor representa a variação de energia.
A) [Gráfico T × p: segmento horizontal em , começando em e seguindo para a direita (pressões maiores), com linhas tracejadas verticais nas duas extremidades.]
B) [Gráfico p × V: segmento horizontal em , começando em e seguindo para a direita (volumes maiores), com linhas tracejadas verticais nas duas extremidades.]
C) [Gráfico p × V: curva que parte do ponto e desce, cada vez menos inclinada, à medida que o volume aumenta, terminando numa pressão menor que (marcada por linha tracejada horizontal); linhas tracejadas verticais em e no volume final.]
D) [Gráfico p × V: curva que parte do ponto e sobe, cada vez mais inclinada, à medida que o volume aumenta, terminando numa pressão maior que (marcada por linha tracejada horizontal); linhas tracejadas verticais em e no volume final.]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2011-1 (Processo Seletivo Especial — Monte Carmelo e Patos de Minas), 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o gráfico que representa uma expansão isotérmica de um gás ideal, com o trabalho dado pela área sob a curva.
Passo 1 — a lei da transformação. Pela equação de Clapeyron, . Com e constantes, o produto é constante:
Se o volume aumenta (expansão), a pressão tem que diminuir na mesma proporção: dobrou o volume, a pressão cai à metade. O gráfico p × V é um ramo de hipérbole, descendo e ficando cada vez mais “deitado”.
Passo 2 — a área. O trabalho numa transformação é a área sob a curva no diagrama p × V; por isso a resposta tem de ser um gráfico p × V, e o único com a hipérbole decrescente é o da alternativa C.
Por que não as outras: A usa os eixos T × p, onde a área não é trabalho, e ainda mostra a pressão aumentando (o que seria compressão). B mantém a pressão constante: é uma transformação isobárica, na qual a temperatura subiria junto com o volume. D mostra pressão e volume crescendo juntos, o que, pela equação de Clapeyron, exige temperatura crescente.
⚠️ A armadilha: marcar a B por ver “uma linha reta horizontal”, confundindo temperatura constante com pressão constante. Constante na isotérmica é T, e no diagrama p × V isso aparece como hipérbole, não como reta.
A ideia em uma frase: isotérmica é pV constante: no diagrama p × V, a expansão desce pela hipérbole, e a área sob ela é o trabalho do gás.
Resposta: alternativa C (hipérbole decrescente no diagrama p × V).
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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