Questão de Química — Transformações Químicas e Energia — CESPE / CEBRASPE 2022

Aquecimento de gás natural: calor a pressão vs. volume constante

Gabarito: letra B. Para aquecer um gás, a quantidade de calor necessária é maior quando o aquecimento ocorre a pressão constante do que a volume constante. Isso ocorre porque, a pressão constante, o gás se expande e realiza trabalho sobre as vizinhanças, consumindo parte do calor fornecido. Em termos de capacidade calorífica, $C_p > C_v$. A alternativa B apresenta a justificativa correta: o sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças.

A banca testa o entendimento da Primeira Lei da Termodinâmica ($\Delta U = Q - W$) aplicada a gases. A chave é lembrar que a pressão constante, a variação de entalpia ($\Delta H = Q_p$) é maior que a variação de energia interna ($\Delta U = Q_v$), porque o trabalho de expansão é realizado pelo sistema.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que a quantidade de calor será a mesma independentemente do processo. Isso é falso, pois $C_p \neq C_v$. Para um gás ideal, $C_p - C_v = nR$, ou seja, a pressão constante é necessário calor adicional para realizar o trabalho de expansão.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Correta ao afirmar que será necessária maior quantidade de calor a pressão constante, e explica que, nesse caso, o sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças. Essa é a relação termodinâmica fundamental: $Q_p = \Delta U + W$, e como $W > 0$, $Q_p > Q_v$.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Afirma que será necessária menor quantidade de calor a pressão constante – erro conceitual. Além disso, a justificativa está errada: a pressão constante, as vizinhanças não realizam trabalho sobre o sistema; ao contrário, o sistema se expande e realiza trabalho sobre elas.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Embora acerte que a quantidade de calor é maior a pressão constante, erra na justificativa: diz que "as vizinhanças realizarão trabalho sobre o sistema". Na expansão a pressão constante, quem realiza trabalho é o sistema, não as vizinhanças.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma que será necessária maior quantidade de calor a volume constante, o que é o oposto do correto. A justificativa ("sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças") é válida para pressão constante, mas a conclusão está invertida.

Gabarito: letra B