Questão de Engenharia Mecânica · FGV TCE-PA 2024 (nº 82)

A Primeira Lei da Termodinâmica é o princípio da conservação da energia para sistemas térmicos, afirmando que a variação da energia interna ($\Delta U$) de um sistema é igual ao calor ($Q$) que entra no sistema menos o trabalho ($W$) realizado pelo sistema, ou seja, $\Delta U = Q - W$.

(A) Incorreta: A energia interna não aumenta de forma proporcional apenas ao trabalho; depende também do calor trocado. Pela fórmula $\Delta U = Q - W$, a relação não é de proporcionalidade direta apenas com $W$.
(B) Incorreta: Se a energia interna não varia ($\Delta U = 0$), a Primeira Lei nos diz que $0 = Q - W$, o que implica $Q = W$. Portanto, o trabalho não é necessariamente nulo, mas sim igual ao calor trocado. Armadilha: O erro comum é pensar que "não variar a energia interna" significa que não há trocas de energia, quando na verdade pode haver trocas de calor e trabalho que se anulam.
(C) Incorreta: Se a energia interna aumenta ($\Delta U > 0$), então $Q - W > 0$, o que significa $Q > W$. A alternativa afirma o oposto ($Q < W$).
(D) Correta: Se a energia interna do sistema não varia ($\Delta U = 0$), a Primeira Lei da Termodinâmica ($\Delta U = Q - W$) se torna $0 = Q - W$. Isso implica que$Q = W$. Ou seja, a quantidade de calor que entra no sistema é igual, em módulo e sinal, ao trabalho realizado pelo sistema. **(E) Incorreta:** Quando a energia interna aumenta ($\Delta U > 0$), a relação é$Q = W + \Delta U$. Não há uma relação de proporcionalidade inversa; na verdade, se$\Delta U$é constante,$Q$e$W$ variam na mesma direção.