Questão de Física · CESGRANRIO Liquigás PSP 01/2018 (nº 55)

Conceito-chave: Em um gás ideal, a equação $pV = nRT$ relaciona pressão, volume e temperatura. Em uma expansão isobárica (pressão constante), volume e temperatura são diretamente proporcionais. Em uma compressão isotérmica (temperatura constante), pressão e volume são inversamente proporcionais.

• (A) Correta: Após a etapa I, temos $p = p_0$, $V = 2V_0$, logo $T = 2T_0$ (pois $p_0 \cdot 2V_0 = nR \cdot 2T_0$). Na etapa II, isotérmica a $T = 2T_0$, reduzindo o volume de $2V_0$ para $V_0$, a pressão dobra: $p_f = 2p_0$. Portanto, $(p_f, T_f) = (2p_0, 2T_0)$.
• (B) Incorreta: A armadilha aqui é achar que a temperatura final volta a $T_0$ porque o volume final é $V_0$, mas a isotérmica da etapa II mantém a temperatura em $2T_0$, não a reduz.
• (C) Incorreta: Ignora completamente as duas etapas, assumindo que o estado final é idêntico ao inicial, o que só ocorreria se houvesse uma compressão adiabática reversível, não descrita no problema.
• (D) Incorreta: Erra a pressão final: na isotérmica, ao reduzir o volume pela metade, a pressão dobra (não permanece $p_0$), resultando em $2p_0$, não $p_0$.
• (E) Incorreta: Confunde a relação: na isotérmica, volume menor implica pressão maior (inversamente proporcional), não menor. Além disso, a temperatura final é $2T_0$, não $T_0$.