Certa massa de gás ideal sofreu três transformações. A primeira, AB, foi isotérmica, a segunda, BC, foi isovolumétrica e a terceira, CA, foi isobárica, como mostra a figura.

Considerando-se que o calor absorvido pelo gás seja positivo, que o calor cedido seja negativo, que o trabalho realizado pela força aplicada pelo gás no meio exterior seja positivo e que o trabalho realizado pela força aplicada pelo meio exterior sobre o gás seja negativo, montou-se o quadro a seguir.

Completam, respectivamente, as células X, Y e Z do quadro:

  • a

    não se altera, nulo e negativo. 

  • b

    não se altera, positivo e negativo. 

  • c

    aumenta, positivo e positivo. 

  • d

    aumenta, nulo e positivo. 

  • e

    diminui, negativo e nulo.

Utilizando os dados do texto e o gráfico fornecido pelo enunciado:

(I) A transformação AB é isotérmica (T = cte). Logo, a energia interna do gás, que é diretamente proporcional à sua temperatura, não se altera (U = cte);

(II) A transformação BC é isovolumétrica (V = cte). Logo, o trabalho da força de pressão do gás é nulo (começar estilo tamanho matemático 14px reto tau fim do estilo = 0);

(III) A transformação CA é uma compressão isobárica (V diminui; p = cte). Como o volume diminui, o trabalho da força de pressão do gás é negativo (começar estilo tamanho matemático 14px reto tau fim do estilo < 0). Além disso, como a pressão é constante, concluímos, utilizando equação de Clapeyron (começar estilo tamanho matemático 14px reto p vezes reto V espaço igual a espaço reto n vezes reto R vezes reto T fim do estilo), que a temperatura diminui, ou seja, a variação de energia interna é negativa (∆U < 0).

Desse modo, de acordo com a primeira lei da termodinâmica (começar estilo tamanho matemático 14px reto Q espaço igual a espaço ΔU espaço mais espaço reto tau fim do estilo), sendo ∆U e começar estilo tamanho matemático 14px reto tau fim do estilo valores negativos, concluímos que o calor (Q) é negativo (Q < 0).