Questão 19 — Física: Termodinâmica — Primeira Lei e Trabalho de Expansão

Texto-base:
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
• aceleração da gravidade: g = 10 m/s²
• cos 30º = sen 60º = √3/2
• cos 60º = sen 30º = 1/2
• calor específico da água: c = 1 cal/(g·ºC)
• calor latente de fusão do gelo: L_f = 80 cal/g
• temperatura de fusão do gelo: θ_f = 0 ºC
• densidade do gelo: µ_g = 0,92 g/cm³
• densidade da água: µ_A = 1,0 g/cm³

Um cilindro, contendo certa massa de gás perfeito, tem um pistão que está ligado a uma mola ideal. Ao fornecer certa quantidade de calor Q, para esse sistema termodinâmico, observa-se uma expansão do gás com a consequente deformação da mola Δx, conforme indica figura a seguir.

Em outro momento, para as mesmas condições iniciais anteriores, ao se fornecer o dobro da quantidade de calor 2Q, a esse sistema, observa-se que a mola sofre uma deformação duas vezes maior, 2Δx.
Considerando que nas duas expansões o sistema tenha sofrido a mesma variação de energia interna e que não houve atrito entre o pistão e o cilindro, pode-se afirmar que a constante elástica da mola vale