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Questão de Engenharia Mecânica — Leis e Propriedades da Termodinâmica — INSTITUTO AOCP 2021

Engenharia MecânicaLeis e Propriedades da Termodinâmica
Código
qq661118
Banca
INSTITUTO AOCP
Órgão
ITEP-RN
Ano
2021
Nível
Superior
Cargo
ITEP - RN - Perito Criminal - Engenharia Mecânica
Sobre a Primeira Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta.
  1. AA Primeira Lei da Termodinâmica não pode ser aplicada em sistemas abertos, mesmo quando uma região no espaço é delimitada por uma superfície de controle através do qual a massa pode passar.
  2. BSendo o trabalho líquido o mesmo para todos os processos adiabáticos em sistemas fechados entre dois estados inicial e final, o trabalho líquido para tais processo define a variação de uma propriedade do sistema denominada energia.
  3. CO aumento da quantidade de energia térmica e mecânica acumulada em um volume de controle é igual à quantidade de energia térmica e mecânica que entra no volume de controle menos a quantidade de energia que sai do volume de controle. Energia térmica e mecânica não são geradas dentro do volume de controle.
  4. DNo enunciado da Primeira Lei da Termodinâmica, a energia total é constituída somente pelas energias cinética e potencial, que representam as energias térmicas e mecânicas, respectivamente.
  5. EO trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado submetido a um processo adiabático não depende somente dos estados inicial e final, mas depende também dos detalhes do processo adiabático, como o tipo de sistema fechado, ou do tipo de interação sob a forma de trabalho.
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GabaritoB — Sendo o trabalho líquido o mesmo para todos os processos adiabáticos em sistemas fechados entre dois estados inicial e final, o trabalho líquido para tais processo define a variação de uma propriedade do sistema denominada energia.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Primeira Lei da Termodinâmica

Gabarito: letra B. Para processos adiabáticos em sistemas fechados, a Primeira Lei reduz-se a ΔU=W\Delta U = W. Como a energia interna é uma propriedade (função de estado), o trabalho líquido independe do caminho e é igual à variação de UU entre os estados inicial e final. É exatamente isso que a alternativa B afirma.

A questão testa a compreensão dos conceitos fundamentais da Primeira Lei, especialmente a aplicação a processos adiabáticos e a diferença entre sistemas fechados e abertos.

Primeira Lei da Termodinâmica
  • 1Sistema fechado
    • Processo adiabático (Q=0)
      • W = ΔU
      • Trabalho independe do caminho
      • U é função de estado
  • 2Sistema aberto (volume de controle)
    • Balanço inclui fluxo de massa
    • Trabalho de eixo e de fluxo
    • Entalpia
  • 3Energia total (E)
    • Energia interna (U)
    • Energia cinética (½mv²)
    • Energia potencial (mgz)
    • Outras formas (química, nuclear)
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Alternativa A — ❌ Incorreta

A Primeira Lei pode sim ser aplicada a sistemas abertos (volumes de controle). O balanço de energia para um volume de controle inclui termos de fluxo de massa, calor e trabalho. Afirmar o contrário é um erro conceitual grave.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Conforme explicado, para um processo adiabático em sistema fechado (Q=0Q=0), a Primeira Lei fornece W=ΔUW = \Delta U. Como a energia interna UU é uma propriedade termodinâmica (função de estado), o trabalho líquido depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho percorrido. A alternativa está correta ao afirmar que o trabalho define a variação de uma propriedade — a energia interna (embora o texto da alternativa use apenas "energia", subentende-se energia interna).

Alternativa C — ❌ Incorreta

O aumento da energia acumulada em um volume de controle não é simplesmente "entra menos sai" de energia térmica e mecânica. A Primeira Lei para volume de controle inclui também o trabalho de eixo, o trabalho de fluxo (entalpia) e a energia associada à massa que cruza a fronteira. Além disso, a classificação "energia térmica e mecânica" é imprecisa e não cobre todas as formas de energia (como energia química, nuclear, etc.).

Alternativa D — ❌ Incorreta

A energia total EE em termodinâmica é composta por energia interna UU, energia cinética 12mv2\frac{1}{2}mv^2 e energia potencial mgzmgz, além de outras formas. Reduzir a energia total apenas às energias cinética e potencial é um erro. Além disso, a afirmativa tenta igualar energia térmica a cinética e energia mecânica a potencial, o que não é correto.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Em um processo adiabático em sistema fechado, o trabalho líquido é independente do caminho e depende exclusivamente dos estados inicial e final, pois W=ΔUW = \Delta U, e UU é função de estado. A alternativa inverte esse princípio.

PEGA ESSA DICA!

Na hora da prova, lembre-se que a Primeira Lei para sistema fechado é ΔE=Q−W\Delta E = Q - W, com E=U+EC+EPE = U + EC + EP. Para processos adiabáticos (Q=0Q=0) e sem variação de energias cinética e potencial, ΔU=W\Delta U = W. Esse é um conceito clássico e muito cobrado.

Gabarito: letra B.

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