Unisa 2023 (2º semestre) — questão 37 de Física

Gabarito DTermodinâmica — trabalho de um gás como área sob a curva no diagrama p × VMedicina · 2º semestre · Prova II · Versão 1

Enunciado da questão 37 de Física do Unisa 2023 (2º semestre) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Uma amostra de gás ideal pode ser levada do estado A para o estado B, representados no diagrama pressão × volume, por três processos diferentes, 1, 2 e 3.

[Diagrama: pressão no eixo vertical e volume no horizontal, sem valores. O estado A tem volume pequeno e pressão alta; o estado B, volume grande e pressão baixa. Três curvas ligam A a B, todas com setas de A para B: a curva 1 (azul) passa por cima, quase horizontal no começo e caindo no fim; a curva 2 (vermelha) passa por baixo, caindo rápido logo no começo e quase horizontal no fim; a curva 3 (verde) passa entre as duas.]

Sendo $\tau$ a quantidade de energia transferida da amostra para sua vizinhança por trabalho mecânico, temos:

(A) $\tau_1 = \tau_2 = \tau_3$

(B) $\tau_1 = \tau_2 < \tau_3$

(D) $\tau_1 > \tau_3 > \tau_2$

(E) $\tau_1 < \tau_3 < \tau_2$

(Enunciado e figura: Vestibular Unisa 2023 (2º semestre), Medicina, Prova II — Unisa/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Santo Amaro (Unisa) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: comparar o trabalho realizado pelo gás nos três caminhos de A até B.

Passo 1 — trabalho é área. No diagrama pressão × volume, o trabalho realizado pelo gás é numericamente igual à área sob a curva, entre ela e o eixo do volume. Nos três processos o volume aumenta (expansão), então o gás realiza trabalho positivo sobre a vizinhança.

Passo 2 — comparar as áreas. Os três caminhos começam e terminam nos mesmos volumes. Então ganha a curva que passa mais alto:

• a curva 1 passa por cima de todas: maior área;

• a curva 3 fica no meio: área intermediária;

• a curva 2 passa por baixo de todas: menor área.

$\tau_1 > \tau_3 > \tau_2$

⚠️ A armadilha: achar que, como o gás começa e termina nos mesmos estados, o trabalho é o mesmo nos três processos (alternativa A). O que não depende do caminho é a variação da energia interna, que depende só dos estados inicial e final. O trabalho (e, por consequência, o calor trocado) depende do caminho.

A ideia em uma frase: no diagrama p × V, trabalho é área sob a curva — e por isso depende do caminho.

Resposta: alternativa D ( $\tau_1 > \tau_3 > \tau_2$ ).

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.

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Unisa 2023 (2º semestre) — questão 37 de Física

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