No diagrama P x V da figura, A, B e C representam transformações possíveis de um gás entre os estados I e II…
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
No diagrama P x V da figura, A, B e C representam transformações possíveis de um gás entre os estados I e II. Com relação à variação ?U da energia interna do gás e ao trabalho W por ele realizado, entre esses estados, é correto afirmar que [FUVEST 2019 - Questão 22] FUVEST - 2019
- A) ?UA = ?UB = ?UC e WC > WB > WA.
- B) ?UA > ?UC > ?UB e WC = WA < WB.
- C) ?UA < ?UB < ?UC e WC > WB > WA.
- D) ?UA = ?UB = ?UC e WC = WA > WB.
- E) ?UA > ?UB > ?UC e WC = WB = WA.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Lembre que a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura, ou seja, do estado do gás. Como A, B e C ligam os mesmos estados I e II, a variação de energia interna (ΔU) é a mesma nas três transformações: ΔUA = ΔUB = ΔUC. Isso já elimina as alternativas B, C e E.
- O trabalho realizado pelo gás em um diagrama P x V é numericamente igual à área entre a curva da transformação e o eixo do volume (eixo V). Por isso, o trabalho depende do caminho percorrido, não apenas dos estados inicial e final.
- Na figura, compare visualmente as áreas sob as três curvas. A curva C é a que delimita a maior área sob ela, a curva B delimita uma área intermediária e a curva A delimita a menor área. Assim, WC > WB > WA, que é a relação informada na alternativa A.
- Verifique as alternativas erradas. A alternativa B está errada porque admite ΔU diferentes para os mesmos estados. A alternativa C está errada porque também atribui ΔU diferentes e ainda ordena os trabalhos de forma incompatível com as áreas. A alternativa D está errada porque, embora acerte a igualdade das variações de energia interna, afirma que o trabalho de A é igual ao de C, o que contraria a diferença entre as áreas. A alternativa E está errada porque atribui energias internas diferentes e trabalhos iguais, contrariando os dois conceitos.
- Conclusão: a alternativa correta é a A, pois ΔU é igual nas três transformações e o trabalho cresce na ordem WA < WB < WC, conforme as áreas sob as curvas.
💡 Dica: Analise as relações entre trabalho, energia interna e transformações termodinâmicas no diagrama P x V.
Alternativa por alternativa
CORRETA. A variação de energia interna é a mesma para todas as transformações, mas o trabalho é maior em C, seguido por B e A.
O aluno acredita que a variação de energia interna depende do caminho percorrido entre os estados e, além disso, considera que o trabalho de A é igual ao de C, lendo mal a comparação entre as áreas.
Por que engana: Confundir a relação entre variação de energia interna e trabalho realizado, aplicando incorretamente as leis da termodinâmica.
O aluno supõe que a energia interna varia conforme a transformação, como se fosse uma grandeza de caminho, e acerta apenas a ordem dos trabalhos sem justificar pela área.
O aluno percebe que as transformações partem e chegam aos mesmos estados, mas supõe que o trabalho de A é igual ao de C, por intuição de mesmos pontos extremos, sem comparar as áreas sob as curvas.
O aluno pensa que, sendo os pontos inicial e final iguais, o trabalho também deve ser igual em todas as transformações, e atribui energias internas diferentes aos mesmos estados.
Raio-X da questão
energia interna, trabalho, transformações termodinâmicas
avaliacao
transformações termodinâmicas · diagrama P x V
Revisar conceitos de trabalho em processos termodinâmicos e variação de energia interna.
Confundir a relação entre variação de energia interna e trabalho realizado, aplicando incorretamente as leis da termodinâmica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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