Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A?B, B?C e C?A, conforme o diagrama p-V…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A?B, B?C e C?A, conforme o diagrama p-V apresentado na figura abaixo. A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte: I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo. II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A. III. Durante a transformação A ? B, o gás recebe calor e realiza trabalho. Está correto apenas o que se afirma em [FUVEST 2015 - Questão 64] FUVEST - 2015
- A) I.
- B) II.
- C) III.
- D) I e II.
- E) II e III.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Em um ciclo termodinâmico, a variação da energia interna é zero, pois o gás volta ao estado inicial. O trabalho total do ciclo, porém, é igual à área delimitada pelo ciclo no diagrama p-V, e essa área não é nula, pois o ciclo ABCA forma uma região fechada. Logo, a afirmação I é falsa. Passo 2: A energia interna de um gas ideal é proporcional à temperatura absoluta, e a temperatura é proporcional ao produto pressão por volume (pV = nRT). Comparando os estados A e C na figura, o produto pV em C é maior que em A, portanto a temperatura e a energia interna em C são maiores que em A. A afirmação II é verdadeira. Passo 3: Na transformação A para B, o gás se expande, ou seja, o volume aumenta. Expansão implica trabalho positivo realizado pelo gás. Como a energia interna aumenta nessa transformação (B tem temperatura maior que A, conforme a figura), pela primeira lei da termodinâmica (Q = variação de U + tau) o calor recebido deve ser positivo e igual à soma da variação de energia interna com o trabalho realizado. Assim, o gás recebe calor e realiza trabalho, e a afirmação III é verdadeira. Passo 4: Somente II e III estão corretas, o que corresponde à alternativa E. A alternativa A está errada porque I é falsa. A alternativa B está errada porque II também é verdadeira. A alternativa C está errada porque II também é verdadeira. A alternativa D está errada porque I é falsa.
💡 Dica: Analise o ciclo termodinâmico e as variações de energia interna e trabalho em cada transformação.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, como o gás volta ao estado inicial no ciclo, o trabalho total também deve ser zero. Ele confunde a variação nula da energia interna com a ausência de trabalho.
O aluno aceita que a energia interna em C é maior que em A, mas acredita que a transformação de A para B não envolve recebimento de calor porque há realização de trabalho. Ele não percebe que a energia interna também aumenta e que o calor deve compensar o trabalho.
O aluno identifica corretamente que o gás recebe calor e realiza trabalho em A para B, mas considera que os estados A e C têm a mesma energia interna, por achar que o ciclo termina no mesmo estado inicial e que as temperaturas são iguais.
O aluno acerta a afirmação II, mas aceita a afirmação I por supor que todo ciclo fechado tem trabalho total nulo, ignorando que a área interna ao ciclo no diagrama p-V representa o trabalho líquido.
Por que engana: O aluno pode confundir o trabalho realizado em um ciclo com a variação de energia interna, levando a uma interpretação errada das afirmações.
Incorreta. II é falso.
Raio-X da questão
transformações termodinâmicas, trabalho, energia interna
avaliacao
transformações termodinâmicas · trabalho e energia interna
Revisar conceitos de trabalho em ciclos termodinâmicos e variação de energia interna em gases.
O aluno pode confundir o trabalho realizado em um ciclo com a variação de energia interna, levando a uma interpretação errada das afirmações.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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