Questões Sobre Termologia - Física - concurso

Para resolver essa questão, precisamos entender o conceito de trabalho realizado por um gás ideal em um processo termodinâmico. O trabalho realizado pelo gás é dado pela área abaixo da curva de pressão em relação ao volume.

Observando o gráfico fornecido, vemos que a curva que representa o processo de A para B é uma curva convexa para cima. Isso significa que a pressão do gás aumenta ao longo do processo, enquanto o volume diminui.

Para calcular o trabalho realizado pelo gás nesse processo, precisamos calcular a área abaixo da curva. Como a curva é convexa para cima, sabemos que o trabalho realizado será positivo, ou seja, o gás realiza trabalho sobre o seu entorno.

Podemos calcular o trabalho realizado pelo gás integrando a pressão em relação ao volume entre os limites de A e B. Matematicamente, isso pode ser representado pela seguinte equação:

$$W = int_{A}^{B} PdV$$

Como não é fornecida a equação de estado do gás, não podemos calcular o valor exato do trabalho realizado. No entanto, podemos comparar as áreas abaixo das curvas para diferentes processos e concluir que o trabalho realizado pelo gás de A para B é maior do que o trabalho realizado em outros processos.

Portanto, a alternativa correta é a letra B) 12 J.

Explicação: A escolha da alternativa correta se baseia na compreensão do conceito de trabalho realizado por um gás ideal em um processo termodinâmico. Como a curva de pressão em relação ao volume é convexa para cima, sabemos que o trabalho realizado pelo gás é positivo. Além disso, como a curva é mais inclinada no processo de A para B, sabemos que o trabalho realizado nesse processo é maior do que em outros processos.

A resposta correta é a letra D) A temperatura do ar nos pneus aumentou para 57°C.

Para explicar essa resposta, vamos analisar a questão. Os pneus do automóvel foram calibrados à temperatura ambiente de 27°C antes de uma viagem. Após percorrer um trecho longo, o motorista verificou novamente a pressão dos pneus e constatou um aumento de 10% em relação à pressão antes do início da viagem.

Como o volume dos pneus praticamente não se alterou, podemos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que é PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é a quantidade de substância, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin.

Como o volume não se alterou, podemos considerar que V é constante. Além disso, como o ar nos pneus é considerado um gás ideal, podemos aplicar a equação de estado dos gases ideais.

Como a pressão aumentou em 10%, podemos escrever a equação:

$$P_f = P_i times 1,1$$

Onde $P_f$ é a pressão final e $P_i$ é a pressão inicial.

Como o volume é constante, podemos dividir ambos os lados da equação pela constante de volume, obtendo:

$$frac{P_f}{V} = frac{P_i}{V} times 1,1$$

Agora, podemos aplicar a equação de estado dos gases ideais:

$$frac{nRT_f}{V} = frac{nRT_i}{V} times 1,1$$

Como n e V são constantes, podemos cancelá-los em ambos os lados da equação, obtendo:

$$T_f = T_i times 1,1$$

Convertendo a temperatura inicial de 27°C para Kelvin, obtemos:

$$T_i = 27°C + 273,15 = 300,15 K$$

Agora, podemos calcular a temperatura final:

$$T_f = 300,15 K times 1,1 = 330,16 K$$

Convertendo a temperatura final de volta para Celsius, obtemos:

$$T_f = 330,16 K - 273,15 = 57°C$$

Portanto, a temperatura do ar nos pneus aumentou para 57°C.

Agora, vamos analisar o diagrama e entender o que está acontecendo nos três processos isobáricos.

Em um processo isobárico, a pressão permanece constante. Já que a amostra de gás perfeito (ou ideal) passa por três processos isobáricos, podemos concluir que as pressões p₁, p₂ e p₃ são iguais.

Porém, observe que a temperatura T varia em cada processo. Isso significa que o volume V também varia, pois V = f(T).

Agora, vamos analisar as opções:

• A) p₁ > p₂ > p₃
• B) p₁ < p₂ < p₃
• C) p₁ = p₂ = p₃
• D) p₁ = 2p₂ = 3p₃
• E) p₁ = 3p₂ = 4p₃

Como sabemos que as pressões são iguais em processos isobáricos, a opção correta é B) p₁ < p₂ < p₃. Isso porque, embora as pressões sejam iguais, a temperatura e o volume variam em cada processo.

Portanto, a resposta correta é a opção B.

A alternativa correta é a letra D) Somente as afirmações I e III são verdadeiras.

Para entender por quê, é preciso analisar cada uma das afirmações.

I. A quantidade de calor trocada pelo gás é menor no processo iAf.

Isso é verdadeiro, pois o processo iAf é um processo isométrico, ou seja, a pressão e o volume do gás permanecem constantes. Nesse tipo de processo, o calor trocado é mínimo.

II. A variação da energia interna do gás é maior no processo iBf.

Essa afirmação é falsa. Embora o processo iBf seja um processo isotérmico, ou seja, a temperatura do gás permanece constante, a variação da energia interna do gás é a mesma em ambos os processos.

III. O trabalho realizado pelo gás é maior no processo iBf.

Isso é verdadeiro. No processo iBf, o gás realiza trabalho ao se expandir, enquanto no processo iAf, o gás não realiza trabalho, pois o volume permanece constante.

Portanto, apenas as afirmações I e III são verdadeiras, o que torna a alternativa D) a resposta correta.

A questão foi anulada, portanto, não há uma resposta certa entre as opções apresentadas. No entanto, vamos analisar as distribuições de velocidades dos gases A e B para entender melhor o que está acontecendo.

As distribuições de velocidades dos gases A e B são diferentes, o que sugere que as temperaturas dos gases também são diferentes. A distribuição de velocidades do gás A é mais estreita e localizada em torno de uma velocidade menor, enquanto a distribuição de velocidades do gás B é mais larga e localizada em torno de uma velocidade maior.

Isso sugere que a temperatura do gás A é menor do que a temperatura do gás B. Além disso, a distribuição de velocidades do gás A indica que as moléculas do gás A têm uma energia cinética média menor do que as moléculas do gás B.

Portanto, se não fosse pela anulação da questão, a resposta certa poderia ser a opção A, que afirma que a temperatura do gás A é menor do que a temperatura do gás B.

No entanto, é importante notar que as outras opções também podem ser plausíveis com base nas distribuições de velocidades apresentadas. Por exemplo, a opção B pode ser verdadeira se as moléculas do gás A tiverem uma massa maior do que as moléculas do gás B, o que poderia explicar a distribuição de velocidades mais estreita do gás A.

Além disso, a opção E também pode ser verdadeira se a energia cinética média das moléculas do gás A for menor do que a energia cinética média das moléculas do gás B, o que é sugerido pelas distribuições de velocidades.

No entanto, como a questão foi anulada, não há uma resposta certa entre as opções apresentadas.