Com base nas leis da termodinâmica, assinale a alternativa CORRETA.
a) A expansão livre é um processo adiabático no qual as energias internas, inicial e final são diferentes.
b) Num processo adiabático, um aumento da energia interna acarreta numa diminuição da temperatura do sistema e, inversamente, uma redução da energia interna acarreta um aumento da temperatura do sistema.
c) As compressões e rarefações nas ondas sonoras são tão rápidas que o comportamento do gás que as transmite não é adiabático.
d) O aquecimento que se observa nos pneus de bicicleta durante seu preenchimento é devido ao aumento de temperatura por uma compressão adiabática do ar.

Passo 1

O enunciado pede para identificar, entre quatro afirmações sobre processos termodinâmicos, qual delas é correta à luz das leis da termodinâmica. Vamos usar: a primeira lei Q = \Delta U + W, a definição de processo adiabático Q=0, a relação entre energia interna e temperatura para gás ideal \Delta U \propto \Delta T e o caráter adiabático de transformações muito rápidas.

Passo 2

Analisando a alternativa (a): “A expansão livre é um processo adiabático no qual as energias internas, inicial e final são diferentes.”
Expansão livre significa expansão em vácuo sem troca de calor Q=0 e sem trabalho W=0, logo \Delta U=0. Para gás ideal isso implica que a energia interna inicial e final são iguais. Portanto, a parte que diz “energias internas … são diferentes” está errada.

Passo 3

Analisando a alternativa (b): “Num processo adiabático, um aumento da energia interna acarreta numa diminuição da temperatura … e, inversamente, uma redução da energia interna acarreta um aumento da temperatura.”
Para gás ideal a energia interna varia na mesma direção que a temperatura \Delta U \propto \Delta T. Num processo adiabático (onde \Delta U = -W), se \Delta U>0 então \Delta T>0, isto é, temperatura sobe junto com energia interna. A afirmação invertida está incorreta.

Passo 4

Analisando a alternativa (c): “As compressões e rarefações nas ondas sonoras são tão rápidas que o comportamento do gás que as transmite não é adiabático.”
Ondas sonoras se propagam muito rapidamente, não dando tempo para troca de calor com o meio, logo o processo local de compressão e rarefação é praticamente adiabático. Dizer que “não é adiabático” está errado.

Passo 5

Analisando a alternativa (d): “O aquecimento que se observa nos pneus de bicicleta durante seu preenchimento é devido ao aumento de temperatura por uma compressão adiabática do ar.”
Ao encher o pneu o ar sofre compressão rápida dentro do cilindro da bomba, quase sem troca de calor Q\approx0, fazendo \Delta U>0 e, consequentemente, elevando a temperatura do ar e aquecendo o pneu. Essa descrição está correta.

Resposta

(d)

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