A figura a seguir mostra, em escala, o diagrama que descreve dois processos, e , que uma certa amostra de gás ideal pode sofrer a partir do mesmo estado inicial . O processo leva o gás para o estado final , enquanto o processo o leva ao estado final . Os estados 2 e 3 apresentam a mesma temperatura.
Considere: A variação de energia interna do gás, , o calor recebido pelo gás, , e o trabalho realizado sobre o gás, . A comparação correta dos valores dessas grandezas (dos valores com o sinal, não dos módulos dos valores!) nos dois caminhos é
Para a variação de energia:
Para o trabalho realizado sobre o gás
Para o calor recebido pelo gás
Passo 1
Vamos começar analisando o mais fácil e visual que é o trabalho exercido pelo gás, pois sabemos que o trabalho exercido pelo gás é igual a área sob o gráfico . Sendo positivo, pois o volume aumenta.
Então temos que a área sob a curva é muito maior que a área sob a curva , então
Porém, a questão pede para analisar o trabalho realizado sobre o gás, assim, para que o trabalho do sistema continue sendo zero. O trabalho sobre o gás terá o mesmo módulo que o trabalho exercido pelo gás, porém sinal oposto, então:
Assim a resposta do item é a alternativa
Passo 2
Agora, vamos analisar a variação de energia interna. Como a variação de energia interna não depende do caminho adotado, apenas dos estados iniciais e finais.
Precisamos apenas saber em qual estado a temperatura é maior, pois como eles saem do mesmo estado inicial, onde houver a maior variação de temperatura, significa que tivemos a maior variação de energia interna.
Como a variação da energia interna depende de qual tipo de molécula, número de mols e da variação de temperatura. E a única coisa que muda de um processo para o outro é a temperatura final.
Então, onde tiver a maior temperatura, terá a maior variação de energia interna.
Bem, vamos lá descobrir a temperatura final, né?
Opaaa! O enunciado já disse que elas são iguais, então a variação de temperatura é a mesma, logo a variação de energia interna é igual,
Assim a resposta do item é a alternativa .
Passo 3
Agora só falta descobrirmos a relação entree , pela primeira lei da termodinâmica temos que
Como
Podemos escrever
Para facilitar, podemos isolar trabalho de um lado e calor de outro
Como, vimos que
Então
Boa!! Então, concluímos que
A reposta da é a a alternativa
Agora, olha que sacanagem as respostas!
Resposta
Não é sacanagem isso? Se eu olha a minha resposta e vejo isso eu certamente vou achar que fiz merda, é igual sair 5 alternativas seguida em uma prova objetiva, muito suspeito hahahaha