Durante um experimento, um gás ideal se expande a temperatura constante de 300 K, realizando 600 J de…

Questão

Durante um experimento, um gás ideal se expande a temperatura constante de 300 K, realizando 600 J de trabalho. Qual é a variação interna do gás? (Considere que não houve calor trocado)

1. A) -600 J
2. B) 600 J
3. C) 300 J
4. D) 0 J
5. E) 200 J

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. A energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura absoluta. Como o enunciado diz que a temperatura se mantém constante em 300 K, a variação de temperatura é zero. Passo 2: Portanto, a variação da energia interna é ΔU = 0 J. Passo 3: Há uma inconsistência no enunciado: em uma expansão isotérmica de gás ideal o gás precisa absorver calor para realizar trabalho, ou seja, Q = W = 600 J, e não 'não houve calor trocado'. Se considerarmos Q = 0 literalmente, a primeira lei (ΔU = Q - W) daria ΔU = -600 J, mas isso implicaria queda de temperatura, o que contradiz a temperatura constante. Passo 4: Como a temperatura constante é a informação central e a propriedade fundamental do gás ideal, a resposta fisicamente consistente é 0 J, que coincide com o gabarito oficial. Passo 5: Análise das alternativas erradas: A (-600 J) usa a primeira lei com Q = 0, mas ignora que a temperatura não muda; B (600 J) confunde a variação de energia interna com o trabalho realizado; C (300 J) usa o valor da temperatura como se fosse uma energia; E (200 J) não tem relação com os dados do enunciado e resulta de um cálculo sem fundamento físico.

💡 Dica: Aplique a primeira lei da termodinâmica para encontrar a variação interna.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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