UEM 2010 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 2 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: aplicar a primeira lei, $\Delta U = Q - W$, com as convenções usuais (W é o trabalho realizado pelo sistema).

(01) Verdadeira. Sistema isolado não troca calor ($Q = 0$) nem trabalho ($W = 0$) com o meio: $\Delta U = 0$, a energia interna se conserva.

(02) Verdadeira. Pela convenção de sinais da primeira lei, o calor recebido pelo sistema entra com sinal positivo, $Q > 0$. É isso que a afirmação quer dizer com “variação na quantidade de calor positiva”.

(04) Falsa. A convenção é a oposta: o trabalho é positivo quando realizado pelo sistema (expansão) e negativo quando realizado sobre ele (compressão).

(08) Verdadeira. É a definição de transformação adiabática: $Q = 0$.

(16) Verdadeira. Para o gás ideal, sistema usado nesse estudo, a energia interna depende só da temperatura: na isotérmica, $\Delta U = 0$.

Atenção: o gabarito oficial considera a (02) verdadeira, lendo-a como a convenção de sinais ($Q > 0$ para calor recebido). A redação, porém, é conceitualmente imprecisa: um sistema não “possui” calor, possui energia interna; calor é energia em trânsito. Quem ler a frase ao pé da letra a julgaria falsa. Na prova, vale a leitura da banca.

Atenção: a (16) vale para o gás ideal, que é o modelo do enunciado. Numa mudança de fase, que também ocorre a temperatura constante, a energia interna varia.

⚠️ A armadilha: na (04), trocar a convenção de sinais. Em $\Delta U = Q - W$, W é o trabalho feito pelo gás: expansão dá $W > 0$.

A ideia em uma frase: ΔU = Q − W: adiabática tem Q = 0, isotérmica do gás ideal tem ΔU = 0, e o trabalho do gás é positivo na expansão.

Resposta: soma 27 (01 + 02 + 08 + 16).