Questão de Engenharia Mecânica — Termodinâmica — FGV 2022

Primeira Lei da Termodinâmica

Gabarito: letra B. A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna de um sistema ($\Delta U$) é igual ao calor que entra no sistema ($Q > 0$) mais o trabalho realizado sobre o sistema ($W > 0$), ou seja, $\Delta U = Q + W$. A alternativa B expressa corretamente essa relação: "soma do calor que entra no sistema com o trabalho fornecido ao sistema pela vizinhança".

A banca testa o conhecimento da convenção de sinais para calor e trabalho na primeira lei. O trabalho fornecido ao sistema (realizado pela vizinhança) é positivo; o trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança é negativo. Muitos candidatos confundem esses sinais.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A alternativa erra ao afirmar que é a "soma do calor que entra com o trabalho realizado pelo sistema". O trabalho realizado pelo sistema tem sinal negativo na equação, resultando em $Q - W$, o que não corresponde a uma variação positiva de energia (a menos que $Q > W$, mas a expressão geral está incorreta).

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Exatamente a formulação correta: calor que entra (positivo) somado ao trabalho fornecido ao sistema (positivo). $\Delta U = Q_{\text{entra}} + W_{\text{sobre}}$.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Considera "calor que sai do sistema" (sinal negativo) e trabalho fornecido ao sistema (positivo), resultando em $-Q + W$, que não é a expressão da primeira lei para aumento de energia.

Alternativa D — ❌ Incorreta

"Diferença entre o calor que entra e o trabalho fornecido": $Q - W$. Isso só seria correto se o trabalho fosse realizado pelo sistema, mas aqui está como "fornecido ao sistema".

Alternativa E — ❌ Incorreta

"Diferença entre o calor que sai e o trabalho realizado pelo sistema": $(-Q) - (-W) = -Q + W$, também incorreta.

Gabarito: letra B.