Enem 2018: Desodorante aerossol é exemplo de expansão adiabática rápida de gás sob alta pressão

Uma expansão adiabática rápida de um gás sob alta pressão é acompanhada de uma diminuição da temperatura do gás. Podemos ver isso claramente em desodorantes aerossol, que quando pressionados liberam um jato gelado perceptível por nossa pela e visualmente devido a condensação do gás.

Suponha que nesse processo seja realizado um trabalho de 800J sobre o gás no aerossol. Com respeito a uma expansão adiabática do gás é correto afirmar:

• a) A quantidade de calor trocada nesse processo foi de ΔQ = 800J.
• b) O trabalho é realizado sobre o sistema.
• c) A variação da energia é positiva, e portanto ΔU = 800J.
• d) Na expansão, o volume diminui, o trabalho é negativo e, portanto, a variação da energia interna é positiva, isto é, o gás sofre resfriamento.
• e) Na expansão, o volume aumenta, o trabalho é positivo e, portanto, a variação da energia interna é negativa, isto é, o gás sofre resfriamento.

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Gabarito da Questão

Neste questão busca-se um conhecimento por parte do aluno da Primeira Lei da Termodinâmica:

ΔU = ΔQ – W. Tal lei pode ser entendida como uma lei de conservação de energia para sistemas termodinâmicos, análoga ao teorema da conservação da energia para sistemas mecânicos.

Comentário

• i) Em um processo adiabático, ao expandir-se (ΔV > 0), o gás realiza trabalho (W > 0) e, consequentemente perde energia. Como essa energia não é suprida por calor vindo do exterior, a energia interna do gás diminui (ΔU < 0), ocorrendo por isso uma queda de temperatura (ΔT < 0). Logo as alternativas A e B estão incorretas.
• ii) A partir da Primeira Lei da Termodinâmica, ΔU = ΔQ – W, com W = 800J e ΔQ = 0, obtemos que a variação da energia interna do gás igual a ΔU = -800J. Portanto, a alternativa C também está incorreta.
• iii) A alternativa D é prontamente excluída devido aos resultados obtidos nos itens i e ii.

Alternativa correta: E