UFRGS - 2023 - Questão 23

Determinado gás sofre as transformações indicadas nos ciclos abaixo, efetuados no sentido horário. Nos gráficos, p designa pressão e V designa volume. As figuras estão na mesma escala.

Seja W o trabalho total, efetivo, realizado pelo gás ao longo de um ciclo, isto é, todo o trabalho realizado pelo gás sobre a vizinhança, descontado todo o trabalho realizado sobre o gás pela vizinhança, ao se fechar um ciclo. Assim, W pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. Seja Q a quantidade total, efetiva, de calor transferido para o gás pela vizinhança ao longo de um ciclo, isto é, todo o calor transferido para o gás pela vizinhança, descontado todo o calor transferido para a vizinhança pelo gás, ao se fechar um ciclo. Assim, Q pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. 

Ao se fechar um ciclo, é correto afirmar que 

(A) W é maior em (II) do que em (I). 

(B) Q é maior em (I) do que em (II). 

(C) Q é o mesmo para (I) e para (II). 

(D) Q é menor em (I) do que em (II). 

(E) W não depende do caminho.

Resolução:

Em um ciclo é importante lembrar que se sai de um estado e volta para o mesmo estado. A energia que não depende do caminho é a energia interna, o que significa que a variação da energia interna é nula.

Por outro lado, o trabalho realizado pelo gás (ou sobre o gás) e o calor absovido ou cedido, são variáveis que dependem do caminho. 
Assim, quando ocorre expansão o gás exerce o trabalho e por este motivo perde energia. Para tirar energia do gás sem alterar a energia interna é necessario que entre energia na forma de calor.
Do contrário, se o gás sofre compressão, o trabalho é realizado sobre o gás, o que significa que este ganha energia. Mas como a energia não fica no gás, já que a energia interna não se modifica, o calor deve retirar energia do gás. 

Em um ciclo o processo que tem maior troca de energia é que ocorre em maior pressão. 

Quando o gráfico indica uma reta vertical não há variação de volume, logo, não não trabalho realizado. Isso indica que a troca de energia pelo processo do calor, ocorre para dar conta do trabalho em excesso ou em falta que a expansão ou contração agiram no sistema.
Nos gráficos, a expansão e a contração ocorrem sob as mesmas pressões em cada experimento, porém, no gráfico I, a expansão e a contração são maiores que no gráfico II, logo a energia trocada pela realização de trabalho é maior em I que em II.
Logo, de forma análoga, o calor trocado em I também é maior que o calor trocado em  II.

Resposta:

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O trabalho realizado em I é maior que em II. A variação da energia interna é igual a zero nos dois cilcos por serem ciclos, significa que Q = W e por tanto Q em I é maior que Q em II. 

Item (B)