Exame de Física e Química A 2026 · Época especial — item 8.2, resolvido

O ponto de partida. A Primeira Lei da Termodinâmica é a lei da conservação da energia aplicada a um sistema: a energia interna de um sistema só varia se houver transferências de energia entre ele e a vizinhança, e varia exatamente na medida dessas transferências. No formulário da prova:

$W$ é a energia transferida como trabalho (por ação de forças, como a do martelo) e $Q$ a energia transferida como calor (por diferença de temperatura). Se houver transferência por radiação, acrescenta-se $R$ — todas entram da mesma maneira.

O que decide o item é a convenção de sinais, que é sempre a mesma: as transferências são vistas do lado do sistema.

• energia que entra no sistema é positiva;
• energia que sai do sistema é negativa.

1.º — identificar o sistema e as transferências

O sistema é o objeto. Durante a moldagem há duas transferências de energia:

• o objeto, muito quente, cede uma energia $E_1$ ao ambiente (como calor e, estando incandescente, também como radiação). É energia que sai: entra no balanço como $-E_1$;
• o martelo, ao bater e deformar o objeto, realiza trabalho sobre ele: o objeto recebe uma energia $E_2$. É energia que entra: entra no balanço como $+E_2$.

2.º — aplicar a Primeira Lei

Resposta: opção (C).

o resultado faz sentido

Se o objeto perder para o ambiente mais energia do que recebe do martelo ($E_1>E_2$), $\Delta U<0$: a energia interna diminui e o objeto arrefece enquanto é moldado — é o que acontece na forja, e por isso o ferreiro tem de o voltar a aquecer. Se as marteladas compensassem exatamente a energia cedida ($E_1=E_2$), a energia interna não variava. A expressão $-E_1+E_2$ descreve os dois casos.

a origem de cada opção errada

• (A) $E_1-E_2$ — tem os dois sinais trocados. É a variação de energia da vizinhança, e não do objeto: o ambiente ganha $E_1$ e o martelo «perde» $E_2$. Apanha quem faz o balanço do lado de fora do sistema.
• (B) $-E_1-E_2$ — trata as duas energias como saídas. É o engano de quem pensa que, ao bater no objeto, a energia vai do objeto para o martelo, ou que o martelar só «gasta» energia. O enunciado diz que o objeto recebe $E_2$.
• (D) $E_1+E_2$ — soma as duas energias sem atender ao sentido de cada transferência, como se o objeto tivesse recebido ambas. Ignora que $E_1$ é cedida.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla, obrigatório. Os $10$ pontos são tudo ou nada.

• Fazer o balanço do ponto de vista errado. Os sinais da Primeira Lei são sempre os do sistema: o que ele recebe é positivo, o que ele cede é negativo. Trocar o ponto de vista leva à (A).
• Somar as energias como números. $E_1$ e $E_2$ são valores positivos (são «quantidades de energia»); o sinal com que entram em $\Delta U$ vem do sentido da transferência, que o enunciado diz com os verbos «cede» e «recebe».
• Achar que só o calor conta. O trabalho do martelo é tão transferência de energia como o calor cedido ao ambiente; entram os dois no balanço.
• Deixar em branco. Errar não tira pontos; o branco vale $0$ de certeza.
• Escrever duas respostas. Só se classifica a que surgir em primeiro lugar.
• Não indicar a versão da prova. Sem indicação inequívoca da versão, os itens de seleção valem zero. Esta chave é a da Versão 1; na Versão 2 as opções estão por outra ordem.

a regra a fixar

Num item sobre a Primeira Lei, identifica primeiro o sistema e depois sublinha os verbos: «recebe», «absorve», «é realizado trabalho sobre» → sinal $+$; «cede», «perde», «emite», «realiza trabalho sobre a vizinhança» → sinal $-$. A variação da energia interna é a soma de tudo, com esses sinais: $\Delta U=W+Q+R$.