De acordo com o material, qual é a convenção de sinais adotada para Calor ($Q$) e Trabalho (W) em relação ao sistema?

Passo 1

O enunciado pergunta exatamente: “Qual é a convenção de sinais adotada para Calor ( Q) e Trabalho ( W) em relação ao sistema?”
Informações disponíveis: só a pergunta. Vou responder indicando claramente o sinal de Q e de W e como eles aparecem na Primeira Lei da Termodinâmica, com exemplos numéricos e a alternativa de convenção que às vezes aparece.

Passo 2

O que significa “sinal” para Q (calor)?
  • A convenção adotada aqui é: Q>0 quando calor entra no sistema e Q<0 quando calor sai do sistema.
    Explicação didática: calor é energia transferida por diferença de temperatura. Se a vizinhança aquece o sistema, energia entra — escrevemos Q>0. Se o sistema perde calor para o ambiente, escrevemos Q<0. Pense assim: “positivo = entra energia no sistema”.

Passo 3

O que significa “sinal” para W (trabalho)?
  • A convenção usada aqui é: W>0 quando o sistema realiza trabalho sobre o entorno (por exemplo, uma expansão que empurra um pistão), e W<0 quando trabalho é realizado sobre o sistema (por exemplo, compressão).
    Explicação didática: trabalho é energia que sai ou entra por força deslocamento. Se o sistema empurra o ambiente, ele fornece energia para fora — isso é contado como W>0. Logo, nessa convenção o trabalho positivo representa saída de energia do sistema.

Passo 4

Ligando Q e W à variação da energia interna: a Primeira Lei.
  • Com as convenções acima, a Primeira Lei fica:
\Delta U = Q - W.
Aqui:
  • \Delta U é a variação da energia interna do sistema (positivo se aumenta).
  • Q é o calor recebido pelo sistema (positivo se entra).
  • W é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se sai energia por trabalho).
    Interpretação: a energia interna aumenta com calor recebido e diminui com trabalho realizado pelo sistema.

Passo 5

Exemplo numérico passo a passo (pra ficar bem claro):
Suponha que o sistema recebe Q=+200 J de calor e realiza trabalho W=+50 J sobre o entorno. Aplicando a Primeira Lei:
\Delta U = Q - W = (+200) - (+50) = +150\\ \text{J}.
Interpretação: o sistema ganhou 150 J de energia interna (porque recebeu 200 J mas gastou 50 J fazendo trabalho).

Passo 6

Sobre a outra convenção (engenharia) — atenção no exame!
  • Alguns livros/engenheiros adotam a convenção oposta para trabalho: definem W_{\text{eng}}>0 quando o trabalho é feito sobre o sistema. Nesse caso a Primeira Lei escreve-se
\Delta U = Q + W_{\text{eng}}.
Relação entre as convenções:
W_{\text{eng}} = -W_{\text{física}}.í
Dica prática: sempre verifique qual forma da Primeira Lei aparece no enunciado. Se vir \Delta U = Q - W, então W é trabalho realizado pelo sistema. Se vir \Delta U = Q + W, então W é trabalho sobre o sistema.

Passo 7

Resumo prático para a prova e como checar:
  • Lembre-se da frase: “positivo entra, negativo sai” para Q.
  • Para W memorize: na convenção usada aqui W>0 = trabalho feito pelo sistema (energia saindo por trabalho).
  • Sempre procure no enunciado a forma da Primeira Lei; isso revela a convenção de trabalho adotada. Você está indo bem — revisar esses sinais é um dos melhores investimentos de tempo para evitar erros bobos!

Resposta

Q>0 quando calor entra no sistema ( Q<0 quando sai).
W>0 quando o sistema realiza trabalho sobre o entorno ( W<0 quando trabalho é realizado sobre o sistema).
Primeira Lei (convenção adotada): \Delta U = Q - W.

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