Correlacione as colunas.
\_\_\_\_ Variação de energia potencial
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. m g\left(z_{2}-z_{1}\right)
H. 1 / 2\left(\mathrm{~V}_{2}{ }^{2}-\mathrm{V}_{1}{ }^{2}\right)
I. \Delta E=Q-W
J. \Delta \mathrm{EC}+\mathrm{EP}+\Delta U

Passo 1

O enunciado pede para correlacionar a expressão/descrição “Variação de energia potencial” com uma das opções dadas (A até J). As opções disponíveis são:
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. m g\left(z_{2}-z_{1}\right)
H. \tfrac{1}{2}\left(V_{2}^{2}-V_{1}^{2}\right)
I. \Delta E=Q-W
J. \Delta \mathrm{EC}+\mathrm{EP}+\Delta U
Objetivo deste exercício: escolher qual dessas opções representa corretamente a “Variação de energia potencial”.

Passo 2

O que é “energia potencial” em termos gerais — uma explicação didática e direta:
  • Energia potencial é a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo de forças (por exemplo, campo gravitacional), ou devido à sua configuração interna.
  • No caso mais comum em problemas introdutórios (campo gravitacional uniforme perto da superfície da Terra), a energia potencial gravitacional depende da massa do objeto, da aceleração da gravidade e da altura vertical do objeto.

Passo 3

A fórmula da variação de energia potencial gravitacional próxima da superfície da Terra — derivação e significado das variáveis:
  • Considere um objeto de massa m deslocando-se verticalmente de uma altura z_{1} para uma altura z_{2} num campo gravitacional uniforme com aceleração g.
  • A força peso é \vec{P} = m\vec{g}. Para deslocamento vertical \Delta z = z_{2}-z_{1}, o trabalho realizado pela força peso é W_{P} = m g (z_{1}-z_{2}) (note a ordem das alturas).
  • A variação da energia potencial gravitacional do objeto é o negativo do trabalho realizado pela força peso: \Delta E_{p} = -W_{P}. Substituindo, obtemos
\Delta E_{p} = -\bigl(m g (z_{1}-z_{2})\bigr) = m g (z_{2}-z_{1}).
  • Explicando as variáveis:
    • m é a massa do corpo (em quilogramas, \mathrm{kg});
    • g é a aceleração da gravidade (em \mathrm{m/s^{2}}), frequentemente aproximada por 9{,}8\\ \mathrm{m/s^{2}} na superfície terrestre;
    • z_{1} é a posição vertical inicial (em metros, \mathrm{m});
    • z_{2} é a posição vertical final (em metros, \mathrm{m});
    • \Delta E_{p} = E_{p2}-E_{p1} é a variação da energia potencial (em joules, \mathrm{J}).

Passo 4

Interpretação física da fórmula \Delta E_{p} = m g (z_{2}-z_{1}):
  • Se z_{2}>z_{1} (subiu), então \Delta E_{p}>0: a energia potencial aumentou — foi necessário realizar trabalho contra a gravidade.
  • Se z_{2}<z_{1} (desceu), então \Delta E_{p}<0: a energia potencial diminuiu — a gravidade realizou trabalho sobre o corpo.
  • Unidades: m em \mathrm{kg}, g em \mathrm{m/s^{2}} e \Delta z em \mathrm{m} produzem \mathrm{kg}\cdot\mathrm{m/s^{2}}\cdot\mathrm{m}=\mathrm{J}, que é a unidade de energia.

Passo 5

Comparação rápida com as demais opções para evitar confusões:
  • A descreve uma definição comum de trabalho (não de variação de energia potencial).
  • C é a definição de calor (transferência por diferença de temperatura).
  • H é a variação de energia cinética (forma por massa unitária ou quando massa está implícita), não potencial.
  • I é uma forma da primeira lei da termodinâmica escrita com sinais específicos ( \Delta E=Q-W), não é a expressão para energia potencial.
  • J mistura termos de energia (energia cinética, potencial e interna), ou seja é uma expressão do balanço energético total, não apenas da variação de energia potencial.
    Portanto, a opção que corresponde exatamente à variação de energia potencial é a que apresenta a expressão matemática correta m g (z_{2}-z_{1}).

Passo 6

Confirmação final e resposta única solicitada:
  • A expressão que representa “Variação de energia potencial” é m g (z_{2}-z_{1}), que corresponde à opção marcada pela letra G.

Resposta

G

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