UFU 2016-2 — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Em um refrigerador, o fluido refrigerante passa por processos termodinâmicos que permitem que o calor seja removido de um ambiente à baixa temperatura e levado para outro de temperatura maior. Nesse processo, ora o trabalho é realizado sobre o fluido refrigerante, ora é ele que realiza trabalho sobre o meio.
Esquematicamente, as etapas de tais processos são representadas a seguir.
[Esquema: um circuito retangular com os pontos 1 (canto inferior direito), 2 (canto superior direito), 3 (canto superior esquerdo) e 4 (canto inferior esquerdo). O fluido sobe pelo lado direito, de 1 para 2, passando por um círculo preto rotulado “Trabalho”; segue pela parte de cima, de 2 para 3, passando pelo bloco “Ambiente quente”; desce pelo lado esquerdo, de 3 para 4, passando por outro círculo preto rotulado “Trabalho”; e volta pela parte de baixo, de 4 para 1, passando pelo bloco “Ambiente frio”. As setas indicam esse sentido: 1 → 2 → 3 → 4 → 1.]
Nesse ciclo, ocorrem uma expansão adiabática e uma compressão adiabática, respectivamente, entre:
A) 4 e 1; 2 e 3.
B) 4 e 1; 1 e 2.
C) 3 e 4; 1 e 2.
D) 2 e 3; 3 e 4.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2016-2, 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: identificar, no esquema, as etapas de expansão adiabática e de compressão adiabática.
Passo 1 — as trocas de calor. Nas etapas 2→3 (junto ao ambiente quente) e 4→1 (junto ao ambiente frio) o fluido troca calor: em 4→1 ele recebe calor do ambiente frio (evaporador, dentro da geladeira) e em 2→3 cede calor ao ambiente quente (condensador, atrás da geladeira). Etapas com troca de calor não são adiabáticas. Isso já elimina 4–1 e 2–3.
Passo 2 — as duas etapas com trabalho. Sobram 1→2 e 3→4, as que passam pelos círculos “Trabalho”, sem contato com os ambientes: são as adiabáticas.
• 1→2: o fluido sai frio do evaporador e precisa chegar mais quente que o ambiente quente para conseguir ceder calor a ele. Quem faz isso é o compressor, realizando trabalho sobre o fluido: compressão adiabática, que aquece o gás.
• 3→4: o fluido sai do condensador e precisa ficar mais frio que o ambiente frio para conseguir retirar calor dele. Para isso ele se expande, realizando trabalho sobre o meio e esfriando: expansão adiabática.
Passo 3 — na ordem pedida (expansão; compressão): 3 e 4; 1 e 2.
⚠️ A armadilha: inverter a ordem pedida (“expansão e compressão, respectivamente”) e procurar “1 e 2; 3 e 4”, que não está nas alternativas; ou escolher pares com troca de calor (4–1 ou 2–3), que não são adiabáticos, como em (A), (B) e (D).
A ideia em uma frase: na geladeira, o fluido é comprimido (esquenta) antes de soltar calor fora e se expande (esfria) antes de tirar calor de dentro.
Resposta: alternativa C (expansão entre 3 e 4; compressão entre 1 e 2).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.