Um gás monoatômico ideal passa por um processo isobárico a 100 N/m2 e sofre uma redução de volume de 0,20 m3. A variação da energia interna nesse processo é de:
- A)-20 J;
Errada, porque o valor absoluto da variação ficou maior do que a conta correta ao aplicar a relação do gás monoatômico em processo isobárico.
- B)-30 J;
Correta, pois para gás ideal monoatômico em isobárico vale ΔU = (3/2)PΔV, resultando em -30 J.
- C)-40 J;
Errada, porque desconsidera o fator (3/2) que aparece na energia interna de gás monoatômico.
- D)-50 J;
Errada, pois exagera a variação ao não aplicar corretamente a relação entre ΔU, P e ΔV.
- E)-60 J;
Errada, porque o módulo foi superestimado e a relação física do processo isobárico não leva a esse resultado.
Gabarito: B
Em gás ideal, a energia interna depende só da temperatura. Para um gás monoatômico, vale a relação famosa: U = (3/2)nRT, então a variação fica ΔU = (3/2)nRΔT. Como o processo é isobárico, dá para usar PΔV = nRΔT e eliminar a temperatura da conta, o que deixa tudo mais rápido que café de sala de concurso. Juntando as duas expressões, você chega em ΔU = (3/2)PΔV para gás monoatômico ideal em processo isobárico. Aqui, a pressão é 100 N/m² e o volume diminui 0,20 m³, então ΔV = -0,20 m³. Fazendo a conta: ΔU = (3/2)·100·(-0,20) = (3/2)·(-20) = -30 J. O sinal negativo faz sentido: como o volume caiu em uma transformação isobárica, a temperatura também caiu, e a energia interna diminuiu. Por isso o gabarito B está correto. Em prova, a banca gosta de ver se você lembra que, para gás ideal monoatômico, a energia interna é diretamente ligada à temperatura, não ao volume em si.