Correlacione as colunas.
Balanço de energia
A. Transferência de energia em que o único efeito externo ao sistema poderia ter sido o levantamento de uma massa
B. Uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado
C. Transferência de energia resultante da diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças
D. Um ciclo em que a energia é transferida por calor para o sistema sob outro ciclo em que o corpo frio cede energia para o corpo quente
E. Transferência de energia do sistema para as vizinhanças é considerada positiva
F. Um processo que não envolve transferência de energia por calor
G.
H.
I.
J.
A. Transferência de energia em que o único efeito externo ao sistema poderia ter sido o levantamento de uma massa
B. Uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado
C. Transferência de energia resultante da diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças
D. Um ciclo em que a energia é transferida por calor para o sistema sob outro ciclo em que o corpo frio cede energia para o corpo quente
E. Transferência de energia do sistema para as vizinhanças é considerada positiva
F. Um processo que não envolve transferência de energia por calor
G.
H.
I.
J.
Passo 1
O enunciado pede para correlacionar as colunas: há dez itens rotulados de A a J que descrevem definições, equações e expressões. A tarefa é identificar qual letra corresponde a cada conceito/termo (por exemplo: balanço de energia, trabalho, calor, ciclo, etc.). Vou reproduzir aqui, exatamente como foram dadas, as opções A–J para ficar tudo claro:
- A. Transferência de energia em que o único efeito externo ao sistema poderia ter sido o levantamento de uma massa
- B. Uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado
- C. Transferência de energia resultante da diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças
- D. Um ciclo em que a energia é transferida por calor para o sistema sob outro ciclo em que o corpo frio cede energia para o corpo quente
- E. Transferência de energia do sistema para as vizinhanças é considerada positiva
- F. Um processo que não envolve transferência de energia por calor
- G.
- H.
- I.
- J.
Passo 2
Vou identificar e explicar, um a um, os conceitos termodinâmicos / expressões que aparecem nas opções A–J, para depois fazer a correspondência. Primeiro, entenda que as correspondências são entre termos conceituais (por exemplo, “trabalho”, “calor”, “ciclo”, “adiabático”, “variação de energia cinética”, etc.) e as letras A–J. Vou tratar cada letra como a definição/equação que representa um desses conceitos.
Passo 3
Letra A: “Transferência de energia em que o único efeito externo ao sistema poderia ter sido o levantamento de uma massa.”
Explicação didática: Essa é a definição clássica de trabalho mecânico em termodinâmica — trabalho é a forma de transferência de energia que se manifesta como força deslocando um sistema; um teste ideal é imaginar que o único efeito externo foi elevar uma massa. Portanto A corresponde ao conceito “Trabalho (work)”.
Explicação didática: Essa é a definição clássica de trabalho mecânico em termodinâmica — trabalho é a forma de transferência de energia que se manifesta como força deslocando um sistema; um teste ideal é imaginar que o único efeito externo foi elevar uma massa. Portanto A corresponde ao conceito “Trabalho (work)”.
Passo 4
Letra B: “Uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado.”
Explicação didática: Essa é a definição exata de um ciclo termodinâmico. Em um ciclo o sistema volta ao estado inicial (mesmas propriedades de estado), portanto B = “Ciclo”.
Explicação didática: Essa é a definição exata de um ciclo termodinâmico. Em um ciclo o sistema volta ao estado inicial (mesmas propriedades de estado), portanto B = “Ciclo”.
Passo 5
Letra C: “Transferência de energia resultante da diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças.”
Explicação didática: Isso é a definição de calor (heat) — energia transferida devido a diferença de temperatura. Então C = “Calor”.
Explicação didática: Isso é a definição de calor (heat) — energia transferida devido a diferença de temperatura. Então C = “Calor”.
Passo 6
Letra D: “Um ciclo em que a energia é transferida por calor para o sistema sob outro ciclo em que o corpo frio cede energia para o corpo quente.”
Explicação didática: A descrição indica um ciclo que efetua transferência de calor entre reservatórios de temperaturas diferentes de modo a fazer o corpo frio ceder energia ao corpo quente — isto caracteriza um ciclo de refrigeração / bomba de calor (ciclo inverso ao de máquina térmica). Em termos práticos: D = “Refrigerador ou bomba de calor (ciclo inverso)”.
Explicação didática: A descrição indica um ciclo que efetua transferência de calor entre reservatórios de temperaturas diferentes de modo a fazer o corpo frio ceder energia ao corpo quente — isto caracteriza um ciclo de refrigeração / bomba de calor (ciclo inverso ao de máquina térmica). Em termos práticos: D = “Refrigerador ou bomba de calor (ciclo inverso)”.
Passo 7
Letra E: “Transferência de energia do sistema para as vizinhanças é considerada positiva.”
Explicação didática: Isso descreve uma convenção de sinal para o trabalho: a convenção em que o trabalho realizado pelo sistema (energia saindo do sistema para as vizinhanças) é tomado como positivo. É uma das convenções usadas em termodinâmica de engenharia. Então E = “Convenção de sinal (trabalho positivo quando feito pelo sistema)”.
Explicação didática: Isso descreve uma convenção de sinal para o trabalho: a convenção em que o trabalho realizado pelo sistema (energia saindo do sistema para as vizinhanças) é tomado como positivo. É uma das convenções usadas em termodinâmica de engenharia. Então E = “Convenção de sinal (trabalho positivo quando feito pelo sistema)”.
Passo 8
Letra F: “Um processo que não envolve transferência de energia por calor.”
Explicação didática: Essa é a definição de processo adiabático. “Adiabático” significa sem transferência de calor ( ). Assim F = “Processo adiabático”.
Explicação didática: Essa é a definição de processo adiabático. “Adiabático” significa sem transferência de calor (
Passo 9
Letra G: “
”
Explicação didática: Essa expressão é a variação da energia potencial gravitacional entre dois níveis de altura e
, para uma massa
. Logo G = “Variação da energia potencial (ΔE_p)”.
Explicação didática: Essa expressão é a variação da energia potencial gravitacional entre dois níveis de altura
Passo 10
Letra H: “
”
Explicação didática: Essa é a variação da energia cinética por unidade de massa (ou, multiplicando por , dá a variação total de energia cinética):
. Assim H = “Variação da energia cinética (por unidade de massa na forma dada)”.
Explicação didática: Essa é a variação da energia cinética por unidade de massa (ou, multiplicando por
Passo 11
Letra I: “
”
Explicação didática: Essa é a forma geral do primeiro princípio da termodinâmica (balanço de energia) escrita como variação de energia do sistema igual ao calor fornecido menos o trabalho realizado pelo sistema (atenção: a forma exata depende da convenção de sinal adotada; aqui já está escrita na forma comum em muitos textos). Portanto I = “Balanço de energia (primeira lei)”.
Explicação didática: Essa é a forma geral do primeiro princípio da termodinâmica (balanço de energia) escrita como variação de energia do sistema igual ao calor fornecido menos o trabalho realizado pelo sistema (atenção: a forma exata depende da convenção de sinal adotada; aqui já está escrita na forma comum em muitos textos). Portanto I = “Balanço de energia (primeira lei)”.
Passo 12
Letra J: “
”
Explicação didática: Essa expressão lista as parcelas que compõem a variação total de energia do sistema: variação de energia cinética ( ), variação de energia potencial (
) e variação de energia interna (
). Em outras palavras, J = "Expressão da variação de energia total como soma de
".
Explicação didática: Essa expressão lista as parcelas que compõem a variação total de energia do sistema: variação de energia cinética (
Passo 13
Agora que cada letra foi explicada e identificada, apresento a correspondência final, linha a linha, para facilitar conferir na prova. Mantive o raciocínio detalhado em cada passo para que você possa entender a lógica e lembrar na hora da prova — respira, isso aí é conteúdo padrão e você segura isso!
Resposta
Balanço de energia — I
Trabalho — A
Ciclo — B
Calor — C
Refrigerador / bomba de calor (ciclo inverso) — D
Convenção de sinal (trabalho positivo se sai do sistema) — E
Processo adiabático — F
Variação da energia potencial — G
Variação da energia cinética — H
Variação da energia total ( ) — J
Trabalho — A
Ciclo — B
Calor — C
Refrigerador / bomba de calor (ciclo inverso) — D
Convenção de sinal (trabalho positivo se sai do sistema) — E
Processo adiabático — F
Variação da energia potencial — G
Variação da energia cinética — H
Variação da energia total (