Termodinâmica: exercícios resolvidos com gabarito para o ensino médio

Quando comecei a dar termodinâmica para o segundo ano, percebi que os alunos decoravam a primeira lei e tropeçavam na hora de aplicar. Foi aí que passei a montar, toda semana, pequenos conjuntos de exercícios resolvidos e a discutir os distratores em sala. Essa mudança fez diferença visível nas provas.

Neste texto eu divido o que tenho usado: questões com gabarito comentado, dicas de resolução e a ligação com as habilidades da BNCC. Ao final, você encontra seis questões completas da nossa base, com a análise de cada alternativa.

O que são exercícios resolvidos de termodinâmica?

Exercícios resolvidos de termodinâmica são questões acompanhadas de gabarito comentado, em que o professor mostra não só a alternativa correta, mas também o raciocínio que elimina cada distrator. No ensino médio, isso ajuda o aluno a diferenciar conceitos parecidos, como calor e temperatura, ou transferência por condução e por irradiação. Na minha experiência, uma questão bem comentada rende mais do que três exercícios sem correção. Pelo GeraProva, consigo gerar conjuntos desse tipo com gabarito e códigos BNCC em poucos minutos, o que libera tempo para discutir as respostas com a turma.

Por que o gabarito comentado importa

Quando o aluno erra e lê apenas "letra C", ele não aprende nada. Quando lê por que a convecção não se aplica no vácuo, ele entende o fenômeno. Por isso, eu sempre peço que os alunos escrevam uma frase justificando a escolha antes de ver a resposta.

Quais conceitos cobrar em uma prova de termodinâmica?

Os conceitos centrais são a primeira lei (conservação de energia), a segunda lei (degradação da energia e rendimento), os modos de transferência de calor e as mudanças de estado com calor latente. Uma boa prova de termodinâmica mistura questões de lembrança, em que o aluno recupera a definição, com questões de compreensão e aplicação, em que ele precisa relacionar o fenômeno ao princípio. Um erro comum é cobrar só memorização; a BNCC pede análise e previsão de transformações em situações cotidianas.

• Primeira lei: a energia não é criada nem destruída, apenas transformada.
• Segunda lei: parte da energia se dispersa e fica indisponível para trabalho útil.
• Transferência de calor: condução, convecção e irradiação, com exemplos do dia a dia.
• Calor latente: energia absorvida na mudança de estado sem variação de temperatura.

Como montar uma prova de termodinâmica com gabarito?

Monte a prova em blocos: começo com duas ou três questões de lembrança, depois questões de aplicação e, por fim, uma situação-problema que exija combinar dois princípios. Para cada questão, escreva o gabarito com a explicação de cada alternativa, e não só a correta. Eu costumo incluir uma linha de dica de resolução para cada item, que serve de ponte entre o enunciado e o raciocínio. Você pode criar essa estrutura do zero ou usar o GeraProva na página inicial, que organiza as questões por habilidade e já traz o gabarito comentado.

Passo a passo que uso

• Escolha a habilidade BNCC do bimestre.
• Defina o nível de Bloom de cada questão, do mais simples ao mais complexo.
• Revise os distratores: cada alternativa errada deve ser um erro conceitual plausível.
• Teste a prova com a turma antes de aplicá-la para valer.

Como os distratores revelam o que o aluno não entendeu?

Um distrator bem feito é um erro real que alunos cometem. Na questão da chaleira, por exemplo, a alternativa que fala em equilíbrio térmico captura quem confunde equilíbrio com ausência de perdas. Ao analisar as respostas erradas da turma, consigo identificar se o problema é de conceito ou de leitura do enunciado, e isso orienta a próxima aula.

Questões prontas com gabarito comentado

A seguir estão seis questões reais da base do GeraProva, com enunciado, alternativas, explicação de cada uma e dicas de resolução. Use-as como exemplo ou direto na sua prova.

Identifique qual é a primeira lei da termodinâmica.

Identifique qual é a primeira lei da termodinâmica.

• ✅ A) A energia não pode ser criada nem destruída. — Essa é a definição da primeira lei.
• ❌ B) A energia pode ser criada. — Isso contraria a primeira lei.
• ❌ C) A energia sempre se transforma em calor. — Essa afirmação não é totalmente correta, pois a energia também pode virar trabalho ou energia química.
• ❌ D) A energia é sempre constante em todos os sistemas. — A energia pode variar em sistemas não isolados, que trocam energia com o ambiente.
• ❌ E) A energia se perde em todos os processos. — Isso não é verdade para sistemas isolados, em que a energia total se conserva.

Dica de resolução: lembre-se da definição da primeira lei. Conceito central: primeira lei da termodinâmica. Conceito para revisão: princípios da termodinâmica e suas leis. Código BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Lembrar.

Identifique o princípio da conservação de energia na máquina térmica.

Identifique o princípio da conservação de energia na máquina térmica.

• ❌ A) A energia é criada — A energia não é criada, apenas transformada.
• ❌ B) A energia é destruída — A energia não é destruída em máquinas térmicas.
• ✅ C) A energia é transformada — As máquinas térmicas transformam energia de uma forma para outra.
• ❌ D) A energia é acumulada — A energia não é acumulada, mas sim convertida.
• ❌ E) A energia é transferida — A energia é transferida, mas isso não é o princípio fundamental.

Dica de resolução: reflita sobre como a energia é transformada na máquina térmica. Conceito central: conservação de energia. Conceito para revisão: princípio da conservação de energia em sistemas térmicos. Código BNCC: EM13CNT107. Nível de Bloom: Lembrar.

Em uma experiência de calorimetria, qual processo de transferência de calor ocorre após a retirada do ar do recipiente?

Em uma experiência de calorimetria, os corpos A, B e C, que possuem massas, temperaturas e energias térmicas distintas, são colocados em um recipiente isolante térmico e de paredes rígidas, suspensos por fios ideais. Em seguida, através da válvula V, retira-se grande parte do ar do interior do recipiente. A partir desse instante, predomina um processo de transferência de calor entre os corpos, o que altera os valores de determinada grandeza física. O referido processo de transferência de calor e a grandeza física em questão são, respectivamente: (UERJ 2021)

• ❌ A) irradiação – massa — A massa dos corpos não se altera no processo de transferência de calor; a irradiação está correta, mas a grandeza indicada não.
• ❌ B) convecção – massa — A convecção depende da presença de um fluido (ar), que foi retirado, e a massa não é a grandeza que varia.
• ✅ C) irradiação – temperatura — Com a retirada do ar, a transferência ocorre principalmente por irradiação, e a grandeza que varia é a temperatura dos corpos.
• ❌ D) convecção – temperatura — A convecção não ocorre sem ar; a temperatura varia, mas o modo de transferência indicado está incorreto.

Dica de resolução: identifique o tipo de transferência de calor e a grandeza física afetada. Conceito central: transferência de calor, irradiação, temperatura. Conceito para revisão: modos de transferência de calor e suas grandezas associadas. Código BNCC: EM13CNT203. Nível de Bloom: Compreender.

Qual grandeza termodinâmica explica a capacidade do gelo de retirar energia da bebida enquanto derrete?

Em uma atividade de Química, dois copos com a mesma quantidade de bebida são colocados em contato com porções de água a 0 °C: uma porção está no estado líquido e a outra contém gelo. Após alguns minutos, a bebida em contato com o gelo apresenta temperatura menor. Durante o processo, parte do gelo derrete, enquanto sua temperatura permanece próxima de 0 °C. A fusão ocorre porque o gelo recebe energia térmica da bebida. Com base nessa situação, qual grandeza termodinâmica explica principalmente a capacidade do gelo de retirar energia da bebida enquanto derrete?

• ✅ A) Calor latente de fusão — Durante a fusão, o gelo absorve energia sem aumentar significativamente sua temperatura; essa energia, associada ao calor latente de fusão, transforma o gelo em líquido e resfria a bebida.
• ❌ B) Calor latente de vaporização — Essa grandeza corresponde à passagem do líquido para o gasoso; a transformação descrita é a fusão.
• ❌ C) Condutividade térmica do recipiente — A condutividade influencia a rapidez da transferência pelo recipiente, mas não é a grandeza responsável pela energia consumida na mudança de estado.
• ❌ D) Calor sensível de aquecimento — Esse conceito se refere à variação de temperatura sem mudança de estado; no texto, o gelo derrete com temperatura praticamente constante.
• ❌ E) Capacidade térmica da bebida — A capacidade térmica indica a energia necessária para variar a temperatura de um corpo, mas não explica a energia absorvida na fusão do gelo.

Dica de resolução: pense nas propriedades térmicas do gelo. Conceito central: propriedades do gelo. Conceito para revisão: propriedades térmicas das substâncias. Código BNCC: EM13CNT102. Nível de Bloom: Compreender.

Qual princípio da Termodinâmica o processo na chaleira evidencia sobre o uso da energia?

Em uma cozinha, uma chaleira elétrica aquece água. Parte da energia elétrica recebida é convertida em calor para elevar a temperatura da água, mas outra parte se dissipa para o ambiente, aquecendo a chapa, o ar e o recipiente. A situação descrita evidencia qual princípio da Termodinâmica sobre o uso da energia em processos reais?

• ✅ A) A energia não é destruída, mas se transforma e se dispersa, ficando parcialmente indisponível para a realização de trabalho útil. — Afirma a conservação da energia e sua degradação em processos reais, ideia associada à segunda lei.
• ❌ B) A transferência de calor acontece apenas até a água atingir a mesma temperatura do ar, sem alterar a disponibilidade energética. — O aluno se prende ao equilíbrio térmico e ignora a degradação da energia.
• ❌ C) A energia térmica recebida é totalmente conservada na forma de trabalho útil, sem dispersão para o ambiente. — Generaliza um comportamento ideal; em processos reais sempre há dispersão.
• ❌ D) Em qualquer aquecimento, toda a energia recebida se converte em trabalho mecânico aproveitável. — Inverte o efeito: na chaleira, a maior parte da energia vira calor, não trabalho mecânico.
• ❌ E) A energia elétrica é consumida e desaparece quando a água atinge a temperatura desejada. — Trata consumo como destruição; a energia não desaparece, apenas se transforma, mantendo-se conservada.

Dica de resolução: procure a ideia de dispersão e menor aproveitamento. Conceito central: segunda lei da Termodinâmica. Conceito para revisão: entropia e energia útil. Código BNCC: EM13CNT101. Nível de Bloom: Compreensão.

Por que nenhuma máquina térmica transforma toda a energia recebida em trabalho útil?

Um motor de carro recebe energia química do combustível, transforma parte dela em movimento e libera outra parte em forma de calor para o radiador e para o ambiente. Em dias muito quentes, o motor trabalha com maior dificuldade para manter seu funcionamento estável. Com base no texto, qual ideia da Termodinâmica explica por que nenhuma máquina térmica transforma toda a energia recebida em trabalho útil?

• ❌ A) Como o motor recebe energia química, ele pode convertê-la integralmente em trabalho útil se o sistema estiver bem ajustado. — Generaliza um caso ideal e ignora o limite termodinâmico das máquinas térmicas.
• ❌ B) A eficiência depende somente da quantidade de combustível usada, sem relação com a rejeição de calor. — Troca rendimento térmico por consumo de combustível; a eficiência depende das perdas e das temperaturas envolvidas.
• ❌ C) O motor transforma toda a energia do combustível em movimento, e o calor aparece apenas quando a temperatura externa está alta. — Supõe conversão total em movimento e trata o calor como efeito do clima, quando ele é inerente ao funcionamento.
• ❌ D) Em dias quentes, o motor deixa de funcionar porque a energia passa a ser transformada quase totalmente em calor. — Inverte a relação causal: o texto indica dificuldade de resfriamento, e continua havendo trabalho útil.
• ✅ E) Toda máquina térmica sofre perdas inevitáveis na forma de calor rejeitado ao ambiente, o que limita seu rendimento. — Expressa que nenhuma máquina térmica tem rendimento de cem por cento, pois sempre há rejeição de calor para uma fonte fria.

Dica de resolução: procure a ideia de perda inevitável. Conceito central: rendimento de máquinas térmicas. Conceito para revisão: segunda lei da Termodinâmica. Código BNCC: EM13CNT107. Nível de Bloom: Compreensão.

Vale a pena usar essas questões na minha turma?

Sim, desde que você use o gabarito como ponto de partida para a discussão, e não como resposta fechada. Eu peço que os alunos defendam a escolha antes de revelar a correta, e isso gera debates muito melhores do que uma simples correção no quadro. Se quiser testar com a sua turma, o cadastro grátis libera a geração de provas com gabarito comentado para você experimentar.

Este conteúdo é uma sugestão de apoio ao seu planejamento: revise as questões antes de aplicá-las e ajuste o nível à sua turma. Se quiser experimentar a geração automática de provas com gabarito, cadastre-se gratuitamente no GeraProva e veja o quanto ela pode economizar do seu tempo de preparo.