Ficha de Física e Química A — Primeira Lei da Termodinâmica (10.º Ano)
Ficha de Física e Química A para o 10.º ano sobre a Primeira Lei da Termodinâmica: equação ΔU = Q + W, convenção de sinais, processos de gases e balanços energéticos em ciclos, com 12 exercícios e soluções completas.
O que inclui esta ficha
- Energia interna e a relação com a temperatura (gás ideal)
- Primeira Lei: ΔU = Q + W com tabela de sinais
- Processos-limite: adiabático, isotérmico e volume constante
- Ciclos fechados: ΔU total nulo e trabalho líquido
- Balanços compostos e aplicações (motor térmico, café a arrefecer)
- 12 exercícios de tipo diversificado, com soluções completas
Competências que desenvolve: Aplicar rigorosamente a convenção de sinais, calcular variações de energia interna em processos e ciclos, interpretar processos termodinâmicos em termos energéticos e fechar balanços compostos.
Conteúdo programático: Tema 3 — Energia e sua conservação, subtema «Fenómenos térmicos»: Primeira Lei da Termodinâmica; energia interna e calor; trabalho e balanços energéticos de processos e ciclos.
Porque isto importa
A Primeira Lei é a conservação da energia escrita para a termodinâmica — a lei que permite dizer, com um único somatório, para onde foi o calor num motor, num gás a expandir ou numa chávena de café. O que a torna difícil não é a matemática (uma soma com sinais), é a disciplina de os atribuir corretamente: Q absorvido é positivo, trabalho de compressão é positivo, e trocar um sinal inverte a conclusão física. Este tema é também a ponte entre o bloco térmico e tudo o que é máquinas e rendimento: num ciclo, ΔU volta a zero e a diferença entre o calor absorvido e o devolvido é o trabalho útil — o coração dos motores e das centrais. Em exame nacional, as questões de Primeira Lei aparecem com frequência precisamente porque testam sinais, unidades e interpretação ao mesmo tempo.
Erros comuns
- Trabalhar com valores absolutos: W de expansão é negativo, não positivo.
- Esquecer que isotérmico (gás ideal) dá ΔU = 0 — e concluir que «não há troca de calor».
- Achar que num ciclo a energia se acumula: ΔU final = 0 por definição.
- Somar processos compostos sem levar os sinais de cada etapa.
Como usar esta ficha
Imprime a ficha e resolve os exercícios sem consultar as soluções. Só depois de terminar compara as respostas com as soluções incluídas no final do PDF — é nessa comparação que se identifica o que ainda precisa de revisão. Se um exercício ficar errado, vale a pena voltar à matéria correspondente antes de avançar.