EEAR 2018 (CFS 1) — questão 77 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a variação de energia interna e o rendimento do motor.

Passo 1 — o rendimento. É a fração do calor recebido que vira trabalho:

$$r = \frac{W}{Q} = \frac{300}{1000} = 0{,}30 = 30\%$$

Passo 2 — a energia interna, pela primeira lei. Se os 1000 J são o calor total recebido e 300 J saem como trabalho, o que sobra fica no sistema:

$$\Delta U = Q - W = 1000 - 300 = 700\ \text{J}$$

E há um detalhe: num motor que funciona em ciclos, o fluido volta sempre ao estado inicial, e aí $\Delta U = 0$ a cada ciclo; os 700 J que não viram trabalho são jogados na fonte fria.

Passo 3 — comparar. O rendimento certo, 30%, aparece em (B) e (D), mas com $\Delta U = 300$ J e $\Delta U = 1700$ J. Nenhuma das duas leituras da energia interna (700 J ou zero) está nas alternativas.

⚠️ A armadilha: somar em vez de subtrair na primeira lei: $1000 + 300 = 1700$ J. Calor recebido entra com sinal positivo, mas trabalho realizado pelo sistema sai: $\Delta U = Q - W$.

A ideia em uma frase: rendimento é trabalho sobre calor recebido; a primeira lei diz que o que não vira trabalho fica (ou, num ciclo, sai como calor para a fonte fria).

Resposta: questão anulada pela EEAR no gabarito oficial. A física dá rendimento de 30% e $\Delta U = Q - W = 700$ J (ou $\Delta U = 0$, se o motor opera em ciclo); nenhuma alternativa traz essa combinação: as que têm 30% trazem $\Delta U$ de 300 J ou de 1700 J.