A primeira lei da termodinâmica estabelece o princípio da conservação de energia, pelo qual se pode dizer que uma variação positiva de energia em um sistema é resultado da
- A)soma do calor que entra no sistema com o trabalho realizado pelo sistema na vizinhança.
Errada, porque o trabalho realizado pelo sistema na vizinhança representa saída de energia do sistema, e não entrada.
- B)soma do calor que entra no sistema com o trabalho fornecido ao sistema pela vizinhança.
Certa, pois a energia do sistema aumenta com o calor que entra e com o trabalho que a vizinhança fornece ao sistema.
- C)soma do calor que sai do sistema com o trabalho fornecido ao sistema pela vizinhança.
Errada, porque mistura calor que sai do sistema com trabalho que entra, o que não expressa uma variação positiva de energia.
- D)diferença entre o calor que entra no sistema e o trabalho fornecido ao sistema pela vizinhança.
Errada, porque a expressão usa uma subtração incompatível com o caso em que tanto o calor quanto o trabalho contribuem para aumentar a energia do sistema.
- E)diferença entre o calor que sai do sistema e o trabalho realizado pelo sistema na vizinhança.
Errada, porque calor que sai e trabalho realizado pelo sistema são ambos efeitos de diminuição de energia, não de aumento.
Gabarito: B
A primeira lei da termodinâmica é a cara da conservação de energia: a energia não nasce do nada nem desaparece, ela só muda de forma. Em linguagem de prova, isso costuma aparecer como a variação da energia de um sistema sendo igual ao calor que ele recebe mais o trabalho que recebe da vizinhança, dependendo da convenção de sinais adotada. O ponto mais importante aqui é separar o que entra e o que sai. Se o sistema recebe calor, isso aumenta sua energia. Se ele também recebe trabalho da vizinhança, esse trabalho também soma energia ao sistema. Por isso, quando o enunciado fala em variação positiva de energia, faz sentido pensar na soma dessas duas contribuições de entrada. Na formulação mais usada em engenharia, pode-se escrever ΔE = Q - W, em que W é o trabalho realizado pelo sistema. Se, em vez disso, você falar em trabalho fornecido ao sistema pela vizinhança, esse termo entra com sinal positivo. É só a mesma ideia, mas vista de outro ângulo. A física é a mesma, o “truque” é o sinal. Por isso o gabarito B está correto: a energia do sistema aumenta quando ele recebe calor e também quando recebe trabalho da vizinhança. A banca gosta muito dessa troca de perspectiva entre “trabalho feito pelo sistema” e “trabalho feito sobre o sistema”, então vale atenção redobrada para não cair na armadilha do sinal.