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UPF Inverno 2021
Sobre o comportamento dos gases ideais, são feitas as afirmativas a seguir:
I. A energia interna de um gás ideal depende unicamente da temperatura.
II. Quando um gás ideal efetua trabalho de expansão, sua energia interna aumenta.
III. Durante uma expansão isotérmica, a pressão do gás aumenta.
IV. Quando um gás ideal passa por uma transformação isobárica, o trabalho efetuado é necessariamente nulo.
V. Durante uma expansão adiabática, o gás perde calor para o ambiente.
Está correto apenas o que se afirma em:
a
I, II e V.
b
I.
c
III e V.
d
I e IV.
e
III.
Ver resposta
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Resposta
B
Resolução
Resolução detalhada
Para cada afirmação, analisemos à luz da teoria de gases ideais e da Primeira Lei da Termodinâmica:
- I. "A energia interna de um gás ideal depende unicamente da temperatura."
Para um gás ideal, \(U = n\,c_v\,T\). Portanto, qualquer variação de \(U\) ocorre apenas por variação de \(T\).
Verdadeira. - II. "Quando um gás ideal efetua trabalho de expansão, sua energia interna aumenta."
Pela Primeira Lei (\(\Delta U = Q - W\)), se o gás realiza trabalho (\(W>0\)) e não há fornecimento de calor suficiente (ou há \(Q=0\)), a tendência é diminuir a energia interna.
Falsa. - III. "Durante uma expansão isotérmica, a pressão do gás aumenta."
Isotérmica ⇒ \(T\) constante ⇒ \(P V = \text{constante}\). Se o volume aumenta, a pressão obrigatoriamente diminui.
Falsa. - IV. "Quando um gás ideal passa por uma transformação isobárica, o trabalho efetuado é necessariamente nulo."
Isobárica ⇒ \(P = \text{constante}\). O trabalho é \(W = P\,\Delta V\). Só seria zero se \(\Delta V=0\). Não é uma condição necessária.
Falsa. - V. "Durante uma expansão adiabática, o gás perde calor para o ambiente."
Adiabática ⇒ \(Q = 0\). Não há troca de calor, portanto não "perde" nem "ganha" calor.
Falsa.
Apenas a afirmação I está correta.
Resposta: alternativa B.
Dicas
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Lembre que, para gás ideal, U só depende de T.
Na isotérmica, PV é constante.
Adiabático significa Q = 0.
Erros Comuns
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Assumir que qualquer expansão aumenta automaticamente a energia interna.
Confundir trabalho realizado (mecânico) com transferência de calor.
Achar que “adiabático” implica obrigatoriamente perda de calor.
Esquecer que em isotérmica a temperatura é constante, logo pressão cai ao expandir.
Revisão
Conceitos-chave
- Energia interna de gás ideal: depende somente da temperatura (\(U = n c_v T\)).
- Primeira Lei da Termodinâmica: \(\Delta U = Q - W\).
- Processo isotérmico: \(T\) constante → \(P V = \text{constante}\).
- Processo isobárico: \(P\) constante, trabalho \(W = P \Delta V\).
- Processo adiabático: \(Q = 0\), logo toda variação de energia interna converte-se em trabalho (ou vice-versa).
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