Em uma aula sobre eficiência energética, uma turma analisou um cilindro com êmbolo móvel contendo gás. O…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula sobre eficiência energética, uma turma analisou um cilindro com êmbolo móvel contendo gás. O cilindro foi considerado um sistema fechado, pois não houve entrada nem saída de matéria. Durante o experimento, o gás recebeu 500 J de calor do ambiente e realizou 200 J de trabalho sobre o êmbolo. Adote a convenção de que o trabalho realizado pelo gás é positivo. Pela primeira lei da termodinâmica, Q = ?U + W, em que Q é o calor recebido, ?U é a variação da energia interna e W é o trabalho realizado pelo sistema. Com base nos dados do experimento, qual afirmação descreve corretamente a aplicação da primeira lei da termodinâmica ao gás?
- A) A energia interna do gás aumenta 700 J durante o experimento.
- B) A energia interna do gás diminui 300 J durante o experimento.
- C) A energia interna do gás aumenta 300 J durante o experimento.
- D) A energia interna do gás aumenta 500 J durante o experimento.
- E) A energia interna do gás aumenta 200 J durante o experimento.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O gás recebe Q = 500 J de calor, e o trabalho realizado pelo gás é W = 200 J. Como a convenção adotada é que o trabalho realizado pelo gás é positivo, e o enunciado diz que o gás realizou esse trabalho sobre o êmbolo, então W = +200 J. Passo 2: Aplique a primeira lei da termodinâmica na forma Q = ΔU + W. Isolando a variação da energia interna, temos ΔU = Q - W. Passo 3: Substitua os valores: ΔU = 500 - 200 = 300 J. Como o resultado é positivo, a energia interna do gás aumenta 300 J. Passo 4: Verifique as alternativas. A correta é a C. A alternativa A está errada porque soma o calor e o trabalho (500 + 200 = 700), quando o trabalho realizado pelo gás deve ser subtraído. A alternativa B está errada porque inverte o sinal da variação, afirmando uma diminuição, e também inverte a operação. A alternativa D está errada porque ignora completamente o trabalho realizado pelo gás. A alternativa E está errada porque confunde a variação da energia interna com o próprio valor do trabalho. Passo 5: Sobre o gabarito oficial: ele coincide com a resolução obtida, portanto não há divergência.
💡 Dica: Reflita sobre a conservação de energia em sistemas fechados.
Alternativa por alternativa
O aluno somou o calor recebido e o trabalho realizado (500 + 200 = 700), ignorando que o trabalho realizado pelo gás deve ser subtraído na primeira lei.
O aluno inverteu a operação, calculando W - Q = 200 - 500 = -300, e interpretou o resultado negativo como diminuição da energia interna.
Por que engana: Confundir conservação de energia com criação ou destruição de energia, ou interpretar incorretamente transformação de energia em matéria.
Pela primeira lei, Q = ΔU + W. Substituindo os valores, 500 = ΔU + 200, portanto ΔU = 300 J. Como o gás é um sistema fechado, a energia recebida como calor é distribuída entre o aumento da energia interna e o trabalho realizado sobre o êmbolo.
O aluno acredita que todo o calor recebido vai para a energia interna, esquecendo que parte da energia foi convertida em trabalho sobre o êmbolo.
O aluno confunde a variação da energia interna com o próprio valor do trabalho, tomando o dado de 200 J como resposta direta.
Raio-X da questão
primeira lei da termodinâmica
avaliacao
conservacao de energia · conceito de sistema fechado
Estudar os princípios da termodinâmica e suas aplicações em sistemas fechados.
Confundir conservação de energia com criação ou destruição de energia, ou interpretar incorretamente transformação de energia em matéria.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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