2ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial
O que vais aprender
- Definir sistema, estados e sinais das transferências.
- Fechar o balanço e distinguir energia útil de eficiência.
Antes de começar
- Ler unidades e proporções.
- Distinguir observação de interpretação.
Da evidência à explicação
Temperatura caracteriza estado térmico; calor é energia em transferência por diferença de temperatura. A energia interna depende também de quantidade, material e estado. Por isso, comparar temperaturas não basta para ordenar energia total.
Num aquecimento sem transição, a relação entre calor, massa, calor específico e variação de temperatura descreve um modelo. Na mudança de fase, energia pode alterar o estado sem elevar temperatura enquanto fases coexistem na condição adotada.
Para gases, também há transferência mecânica. Pela convenção ΔU = Q − W, W positivo é trabalho feito pelo sistema. Num ciclo que retorna ao estado inicial, ΔU total é nula. Conservação de energia não elimina os limites da segunda lei às máquinas cíclicas.
- Fronteira do sistema
- Escolha do conjunto analisado; permite identificar energia que entra, sai ou fica armazenada.
Como investigar e decidir
- Definir sistema, estados e sinais das transferências.
- Separar calor sensível, transição e trabalho, mantendo unidades.
- Fechar o balanço e distinguir energia útil de eficiência.
Um caso delimitado
Um gás recebe 240 J e realiza 90 J de trabalho de expansão.
- Adote Q positivo recebido e W positivo realizado.
- Subtraia a transferência mecânica da entrada térmica.
- ΔU = 240 − 90 = 150 J.
Energia interna aumenta 150 J no processo.
Revise a inferência
“Receber calor implica igual aumento de temperatura.”
Trabalho e mudança de fase podem alterar o destino da energia.
Temperatura não mede diretamente toda transferência.
- Temperatura caracteriza estado térmico; calor é energia em transferência por diferença de temperatura. A energia interna depende também de quantidade, material e estado. Por isso, comparar temperaturas não basta para ordenar energia total.
- Fechar o balanço e distinguir energia útil de eficiência.
Verifica agora
Caso novo: 100 g de material com c = 3 J/(g·°C) recebe 4500 J, sem perdas ou transição, e inicia a 12 °C. Calcule final e explique etapas. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: ΔT = 15 °C; final = 27 °C; usar Q/(mc) e somar à inicial.
A temperatura inicial não deve ser tratada como variação.
No novo processo, gás recebe 180 J e sofre compressão com trabalho feito pelo gás de −70 J. Qual ΔU e por quê? Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 250 J: 180 − (−70). Compressão acrescenta energia pela convenção.
O sinal mecânico determina o balanço.
Uma máquina completa um ciclo, recebendo 500 J de calor e rejeitando 350 J de calor. As únicas trocas com o exterior são calor e trabalho. Calcule trabalho líquido e rendimento. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 150 J e 30%; ΔU do ciclo é nula e rendimento usa entrada.
Separar diferença energética e razão de eficiência.
Temperatura fica estável enquanto parte de uma amostra pura funde, com fonte ativa. Revise “Não recebeu energia”. Compare com os critérios do modelo; formulações equivalentes são aceitas.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: A energia pode sustentar transição sob pressão definida; observar coexistência e fornecimento.
Patamar não prova fonte desligada.
Alinhamento curricular e fontes
- Ensino Médio diurno, 2ª série; páginas físicas 44, 45, 46, 47. Seleção de objetivos, sem cobertura integral. · Orientações Curriculares 2026 — Ensino Médio Diurno — Física
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Praticar isto: Calor, temperatura e mudanças de fasePraticar isto: Gases, trabalho e máquinas térmicas