Determine a relação entre o calor absorvido e o trabalho realizado em uma máquina térmica ideal.
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Determine a relação entre o calor absorvido e o trabalho realizado em uma máquina térmica ideal.
- A) Q = W + ?U
- B) Q = W - ?U
- C) Q = ?U
- D) Q = W
- E) W = Q - ?U
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- A questão pede a relação entre o calor absorvido (Q), o trabalho realizado (W) e a variação da energia interna (ΔU) do sistema. Passo 2: Essa relação é a Primeira Lei da Termodinâmica, que afirma que a energia absorvida como calor se transforma em trabalho realizado pelo sistema mais a variação de sua energia interna: Q = W + ΔU, que é a alternativa A. Passo 3: A alternativa B está errada porque inverte o sinal de ΔU, o que não corresponde ao balanço de energia. Passo 4: A alternativa C está errada porque deixa só ΔU, ignorando o trabalho realizado. Passo 5: A alternativa D está errada como relação geral, pois só vale quando ΔU é zero, o que ocorre apenas num ciclo completo, caso típico de máquina térmica, mas não é a relação geral da primeira lei. Passo 6: A alternativa E é algebricamente equivalente à A, pois isolar W em W = Q - ΔU resulta em Q = W + ΔU. Ou seja, a alternativa E também traduz a mesma relação; a questão tem essa ambiguidade, e o gabarito A é a forma usual apresentada nos livros, que concordo ser a mais adequada para o enunciado.
💡 Dica: Considere a primeira lei da termodinâmica.
Alternativa por alternativa
Essa é a expressão da primeira lei da termodinâmica.
O aluno inverte o sinal da variação de energia interna, como se ΔU fosse subtraída do calor absorvido, em vez de somada ao trabalho.
O aluno acredita que o calor absorvido se transforma apenas em variação de energia interna, esquecendo que parte da energia é convertida em trabalho mecânico pelo sistema.
O aluno aplica a condição de ciclo completo, em que ΔU é zero, como se valesse para qualquer transformação, e então conclui que Q = W sempre, o que não é a relação geral da primeira lei.
O aluno isola W corretamente, mas a forma W = Q - ΔU é apenas outra escrita da mesma relação; marcá-la não indica erro de raciocínio físico, e sim ambiguidade na escolha de forma, já que E também é equivalente à primeira lei.
Por que engana: Confundir a relação entre calor, trabalho e variação de energia interna, aplicando sinais incorretos na equação da primeira lei da termodinâmica.
Raio-X da questão
máquina térmica ideal
avaliacao
primeira lei da termodinamica · conceito de energia interna
Revisar a primeira lei da termodinâmica e suas aplicações.
Confundir a relação entre calor, trabalho e variação de energia interna, aplicando sinais incorretos na equação da primeira lei da termodinâmica.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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