PUC (física) 2011 - 1

Ar contido num cilindro com pistão sofre uma compressão adiabática, indo do estado (1 atm; 20 L; 300 K) para o estado (66,3 atm; 1 L; 994K), resultando num trabalho de -11,7 kJ.

Assumindo que o ar se comporte como um gás ideal, se a compressão entre os mesmos volumes inicial e final indicados no processo adiabático tivesse sido isotérmica, os valores finais de pressão e temperatura e a variação de energia interna teriam sido, respectivamente:

A) 1 atm - 994 K - 11,7 kJ
B) 2 atm - 300 K - -11,7 kJ
C) 20 atm - 994 K - zero
D) 20 atm - 300 K -  zero
E) 66,3 atm - 300 K - zero

Resposta:D
A e B apresentam trabalho, só nas adiabáticas o há.

Existe uma equação para o comportamento dos gases dada por pV = nRT.
O n e o R não importam o que sejam agora, só que são costantes.
Logo pV/T é constante.
p = pressão.
V = volume
T = temperatura, em Kelvin.

Como o processo é isotérmico, você ignora a temperatura, já que ela não muda do estado 1 para o 2. E com isso só sobram D e E.

Então:
p1 = 1 atm
V1 = 20 L
p2 = ?
V2 = 1 L

Monta-se a equação:
p1 . V1 = p2 . V2
1 . 20 = 1 . p2
20/1 = p2