Questão 89 da EEAR 2014

Question

— Considere uma máquina térmica que funciona em ciclos, tal como indica o gráfico da pressão em função do volume apresentado abaixo:

Observação: as linhas pontilhadas que determinam os segmentos AB e DC são paralelas ao eixo V, de maneira análoga, as linhas pontilhadas que determinam os segmentos DA e BC são paralelas ao eixo P.

Gráfico da pressão P em função do volume V, com ciclo retangular percorrido no sentido A → B → C → D → A. Os pontos A e B estão na pressão P₂, e D e C, na pressão P₁. Os pontos A e D estão no volume V₁, e B e C, no volume V₂. Linhas pontilhadas horizontais e verticais delimitam o ciclo e indicam esses valores nos eixos.

Nesse caso, podemos afirmar, corretamente, que

A
o trabalho resultante é nulo.
B
o ciclo é formado por duas transformações isocóricas e duas isobáricas.
C
o ciclo é formado por duas transformações isotermas e duas isobáricas.
D
todas as transformações ocorridas no ciclo foram adiabáticas.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 89 da EEAR 2014

Exame de escolaridade · Física: Primeira lei da termodinâmica

— Considere uma máquina térmica que funciona em ciclos, tal como indica o gráfico da pressão em função do volume apresentado abaixo:

Observação: as linhas pontilhadas que determinam os segmentos AB e DC são paralelas ao eixo V, de maneira análoga, as linhas pontilhadas que determinam os segmentos DA e BC são paralelas ao eixo P.

Gráfico da pressão P em função do volume V, com ciclo retangular percorrido no sentido A → B → C → D → A. Os pontos A e B estão na pressão P₂, e D e C, na pressão P₁. Os pontos A e D estão no volume V₁, e B e C, no volume V₂. Linhas pontilhadas horizontais e verticais delimitam o ciclo e indicam esses valores nos eixos.

Nesse caso, podemos afirmar, corretamente, que

A
o trabalho resultante é nulo.
B
o ciclo é formado por duas transformações isocóricas e duas isobáricas.
C
o ciclo é formado por duas transformações isotermas e duas isobáricas.
D
todas as transformações ocorridas no ciclo foram adiabáticas.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O ciclo é um retângulo no diagrama P \times V. Vamos classificar cada lado pelo que se mantém constante:

A \to B: a pressão fica em P_2 e o volume vai de V_1 a V_2. É uma transformação isobárica.
B \to C: o volume fica em V_2 e a pressão cai de P_2 a P_1. É uma transformação isocórica (isovolumétrica).
C \to D: a pressão fica em P_1 e o volume volta de V_2 a V_1. É isobárica.
D \to A: o volume fica em V_1 e a pressão sobe de P_1 a P_2. É isocórica.

Portanto, o ciclo tem duas isobáricas e duas isocóricas.

Sobre as demais afirmações:

O trabalho resultante em um ciclo é a área interna, aqui (P_2-P_1)(V_2-V_1), diferente de zero. Como o sentido é horário, o trabalho é positivo.
Uma isoterma seria uma curva (hipérbole) no diagrama, e uma adiabática também seria curva. Aqui todos os lados são retas paralelas aos eixos, então nenhuma transformação é isoterma ou adiabática.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO trabalho resultante é a área do retângulo, (P_2-P_1)(V_2-V_1)\neq 0.
COs lados verticais são isocóricos, não isotérmicos; isotermas seriam curvas no gráfico.
DAdiabáticas seriam curvas no diagrama P×V; aqui há só retas paralelas aos eixos.

Assuntos: Primeira lei da termodinâmica, Gases ideais e transformações gasosas.

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Fonte: EEAR 2014 · CFS. Prova oficial ↗