Questão de Física — 1ª Lei da Termodinâmica — FGV 2026

1ª Lei da Termodinâmica — Calor, Trabalho e Funções de Estado

Gabarito: letra E (sequência V – V – F – V). Calor é transferência de energia exclusivamente por diferença de temperatura; trabalho é transferência por forças e pode ocorrer sem variação de temperatura. Ambos são funções de trajeto, não de estado. Em um ciclo, a variação da energia interna é nula, podendo haver troca de calor e realização de trabalho.

A questão testa a distinção entre funções de estado (energia interna) e funções de trajeto (calor e trabalho). Vamos analisar cada afirmação:

1ª afirmação — ✅ Verdadeira

"O calor é uma forma de transferência de energia que ocorre exclusivamente devido a uma diferença de temperatura entre o sistema e o meio externo."

Correta. A definição termodinâmica de calor é exatamente essa: energia em trânsito devido a um gradiente térmico. Não há outra forma de transferência de calor que não por diferença de temperatura.

2ª afirmação — ✅ Verdadeira

"O trabalho é uma forma de energia transferida associada à ação de forças sobre um sistema, podendo ocorrer mesmo sem variação de temperatura."

Correta. Exemplos: compressão adiabática de um gás (trabalho é realizado com aumento de temperatura, mas a variação de temperatura não é condição para a existência de trabalho); ou expansão livre (trabalho nulo, mas forças atuam). O trabalho é independente de variação de temperatura.

3ª afirmação — ❌ Falsa

"Tanto o calor quanto o trabalho são propriedades de estado, dependendo apenas da condição inicial e final do sistema."

Incorreta. Calor e trabalho são funções de trajeto, isto é, dependem do caminho percorrido entre os estados inicial e final. Apenas a energia interna é função de estado. A variação de energia interna depende apenas dos estados, mas o calor e o trabalho trocados dependem do processo. A primeira lei da termodinâmica expressa: $\Delta U = Q - W$, onde $Q$ e $W$ são grandezas de trajeto.

4ª afirmação — ✅ Verdadeira

"Em um processo cíclico, a variação da energia interna do sistema é nula, mas pode haver troca de calor e realização de trabalho."

Correta. Em um ciclo termodinâmico, o sistema retorna ao estado inicial, logo $\Delta U = 0$. Pela primeira lei, $Q = W$ (em módulo). Portanto, há troca de calor e realização de trabalho, mas a energia interna não varia.

Análise das alternativas (A–E)

Com base na sequência correta V – V – F – V, temos:

Alternativa A — ❌ Incorreta (V – F – V – V)

Erro na 2ª afirmação: o trabalho pode sim ocorrer sem variação de temperatura (é verdadeira, como explicado). A alternativa a considera falsa.

Alternativa B — ❌ Incorreta (V – F – F – V)

Erro na 2ª afirmação (mesmo motivo) e acerta a 3ª, mas não é a sequência completa correta.

Alternativa C — ❌ Incorreta (F – V – F – V)

Erro na 1ª afirmação: a definição de calor por diferença de temperatura é correta (verdadeira). A alternativa a considera falsa.

Alternativa D — ❌ Incorreta (V – V – V – F)

Erro na 3ª afirmação (considera verdadeira) e na 4ª (considera falsa). A 3ª é falsa e a 4ª é verdadeira.

Alternativa E — ✅ Correta (V – V – F – V) ⟵ GABARITO

Exatamente a sequência correta.

Gabarito: letra E – sequência V – V – F – V.