Correlacione as colunas.
Transferência de energia por trabalho
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 conceitos (coluna da esquerda) com definições/fórmulas (coluna da direita). Os itens fornecidos na coluna direita são as opções A até 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.
A tarefa é identificar qual letra corresponde a cada conceito típico de termodinâmica / energia (por exemplo: “Transferência de energia por trabalho”, “Transferência de energia por calor”, “processo adiabático”, “variação de energia potencial”, etc.). Vou explicitar cada conceito e justificar a correspondência com a letra correta.
Passo 2
Definição e identificação de “Transferência de energia por trabalho”.
- O trabalho é a forma de transferência de energia em que, externamente, o efeito poderia ser o levantamento de uma massa (o clássico exemplo: empurrar um corpo contra a gravidade). Em processos mecânicos quasiestáticos, o trabalho realizado pelo sistema é associado a forças aplicadas que produzem deslocamento.
- A opção que descreve exatamente isso é a opção A: “Transferência de energia em que o único efeito externo ao sistema poderia ter sido o levantamento de uma massa”.
- Portanto, “Transferência de energia por trabalho” corresponde a A.
Passo 3
Definição e identificação de “Transferência de energia por calor”.
- Calor é transferência de energia causada por diferença de temperatura entre sistema e vizinhanças, isto é, energia que atravessa a fronteira devido a gradiente térmico, não por trabalho mecânico.
- A descrição que bate com isso é a opção C: “Transferência de energia resultante da diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças”.
- Portanto, “Transferência de energia por calor” corresponde a C.
Passo 4
Definição e identificação de “Processo adiabático”.
- Um processo adiabático é aquele no qual não há transferência de energia por calor entre sistema e vizinhanças. Em palavras:
durante o processo. - A opção F diz exatamente: “Um processo que não envolve transferência de energia por calor”.
- Logo, “Processo adiabático” corresponde a F.
Passo 5
Definição e identificação de “Ciclo termodinâmico”.
- Um ciclo termodinâmico é uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado termodinâmico — após o ciclo o sistema recupera suas propriedades de estado (energia interna, pressão, etc., retornam ao valor inicial).
- A opção B fornece essa definição: “Uma sequência de processos que inicia e termina no mesmo estado”.
- Assim, “Ciclo termodinâmico” corresponde a B.
Passo 6
Interpretação da opção D (ciclo que transfere calor de corpo frio para quente) — identificar se refere a refrigerador ou bomba de calor.
- Um refrigerador ou bomba de calor realiza, por um ciclo que requer trabalho, a transferência de calor do corpo frio para o corpo quente (isto é, energia térmica é extraída do frio e entregue ao quente graças a trabalho realizado sobre o sistema).
- A redação D descreve justamente esse tipo de ciclo: “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” — que é a ideia do ciclo de refrigeração / bomba de calor (ciclo inverso de um motor térmico).
- Portanto, “Ciclo de refrigeração / bomba de calor (ciclo inverso)” corresponde a D.
Passo 7
Signo das transferências — entender a opção E.
- Há convenções de sinal na termodinâmica. Uma convenção comum (aquela usada na formulação
) é: positivo quando energia entra no sistema por calor; positivo quando trabalho é realizado pelo sistema (isto é, energia sai do sistema por trabalho). A frase “Transferência de energia do sistema para as vizinhanças é considerada positiva” indica que a transferência do sistema para as vizinhanças é tomada com sinal positivo — isto é a convenção de trabalho positivo quando realizado pelo sistema. - A opção E expressa essa convenção de sinal.
- Portanto, “Convenção: trabalho positivo quando energia vai do sistema para as vizinhanças” corresponde a E.
Passo 8
Identificação das expressões de energia: potencial e cinética.
- A variação da energia potencial gravitacional entre dois níveis é dada por
. Isso aparece explicitamente em G. Assim, “variação da energia potencial gravitacional” corresponde a G. - A variação da energia cinética por unidade de massa (ou mudança específica de energia cinética) é dada por
. Isso aparece em H. Assim, “variação da energia cinética (por unidade de massa)” corresponde a H.
Passo 9
Primeira lei da termodinâmica e energia total.
- A formulação da primeira lei (com a convenção adotada aqui) é
, que relaciona variação de energia do sistema com calor e trabalho trocados. Isso é exatamente a opção I. - A expressão que mostra que a energia total varia como soma das variações das energias cinética, potencial e interna é
ou, escrito conforme a opção, J: . Essa opção indica a decomposição da variação de energia do sistema em componentes (cinética, potencial, interna). - Portanto, “Primeira lei:
” corresponde a I, e “variação da energia total como soma das componentes cinética, potencial e interna” corresponde a J.
Passo 10
Resumo e revisão rápida (para aplicar na prova)
- Trabalho (mecânico) ↔ A; pense sempre em levantar uma massa ou fazer força que desloca a fronteira. Fórmula geral:
(no caso gravitacional simples, relaciona-se ao termo quando aplicável). - Calor ↔ C; ocorre por diferença de temperatura.
- Adiabático ↔ F; significa
. - Ciclo ↔ B; volta ao mesmo estado.
- Ciclo de refrigeração / bomba de calor ↔ D; exige trabalho para transferir calor do frio para o quente.
- Convenção de sinal (trabalho positivo quando energia sai do sistema) ↔ E.
- Energia potencial gravitacional ↔ G (
). - Energia cinética (variação específica) ↔ H (
). - Primeira lei na forma usada ↔ I (
). - Energia total como soma das componentes ↔ J (
).
Resposta
Transferência de energia por trabalho — A
Transferência de energia por calor — C
Processo adiabático (sem transferência de calor) — F
Ciclo termodinâmico — B
Ciclo de refrigeração / bomba de calor (transferência de calor do frio para o quente com consumo de trabalho) — D
Convenção: transferência do sistema para as vizinhanças considerada positiva (trabalho positivo quando realizado pelo sistema) — E
Variação de energia potencial gravitacional — G
Variação de energia cinética (por unidade de massa) — H
Primeira lei (forma usada) — I
Variação da energia total como soma das componentes cinética, potencial e interna — J
Transferência de energia por calor — C
Processo adiabático (sem transferência de calor) — F
Ciclo termodinâmico — B
Ciclo de refrigeração / bomba de calor (transferência de calor do frio para o quente com consumo de trabalho) — D
Convenção: transferência do sistema para as vizinhanças considerada positiva (trabalho positivo quando realizado pelo sistema) — E
Variação de energia potencial gravitacional — G
Variação de energia cinética (por unidade de massa) — H
Primeira lei (forma usada)
Variação da energia total como soma das componentes cinética, potencial e interna — J