UNEMAT 2013 (2º semestre) — questão 14 de Física
Enunciado em texto
Um aluno resolveu pôr em prática o que havia aprendido sobre gases e a primeira lei da termodinâmica em sua escola. Chegando à sua casa, ele pegou um saco plástico de cor preta e o encheu com ar até a metade do seu volume; em seguida, vedou o saco de forma que não fosse permitida a troca de matéria entre o interior e o exterior do saco plástico. O aluno observou que, no início, nada tinha ocorrido, mas, após algumas horas, exposto ao sol, o saco plástico tinha o seu volume ocupado por completo.
Considerando que o saco plástico e o ar em seu interior formam o sistema observado e que o ar comporta-se como um gás ideal, o aluno descreveu as seguintes conclusões:
I – Antes de atingir o volume máximo do saco plástico, a variação da energia interna do sistema é nula.
II – O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero.
III – Trata-se de um sistema adiabático.
IV – Devido ao aumento do volume do saco plástico, deduz-se que a massa de ar no interior do saco também aumentou.
Julgue se as conclusões do aluno são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa correta:
(A) F; F; F; F.
(B) V; F; F; V.
(C) V; F; V; V.
(D) V; F; F; F.
(E) F; V; V; F.
(Enunciado: Concurso Vestibular UNEMAT 2013/2 — Unemat.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar quatro conclusões sobre o ar no saco preto que inchou ao Sol.
O que acontece: o saco preto absorve bem a radiação do Sol e esquenta o ar de dentro. Como o saco está pela metade e é flexível, a pressão interna fica praticamente igual à atmosférica: o ar aquecido se expande, a pressão quase constante, até encher o saco. A 1ª lei diz:
I — falsa. O ar esquentou, e a energia interna de um gás ideal depende só da temperatura. Temperatura subindo, , não nula.
II — falsa. O volume aumentou, então o gás empurrou o saco e o ar de fora: realizou trabalho positivo ().
III — falsa. Adiabático é sem troca de calor; aqui o sistema recebeu calor do Sol, e foi justamente isso que o fez expandir ().
IV — falsa. O saco foi vedado: não entra nem sai matéria. O volume aumentou porque o mesmo ar ficou mais quente (, com n constante, V cresce com T).
Sequência: F; F; F; F.
⚠️ A armadilha: marcar a I como verdadeira por confundir com a transformação isotérmica (alternativa D). Só é se a temperatura não muda; ao Sol, ela sobe.
A ideia em uma frase: o Sol deu calor (Q > 0), o ar esquentou (ΔU > 0) e se expandiu (τ > 0), sempre com a mesma massa.
Resposta: alternativa A (F; F; F; F).
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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