Ficha de Física e Química A — Energia Interna em Aquecimento, Fusão e Vaporização (10.º Ano)
Ficha de Física e Química A para o 10.º ano sobre a variação da energia interna em aquecimento, fusão e vaporização: Primeira Lei aplicada a processos térmicos, W ≈ 0 em fases condensadas e balanços por etapas, com 12 exercícios e soluções completas.
O que inclui esta ficha
- ΔU ≈ Q em sólidos e líquidos (trabalho de expansão desprezível)
- Aquecimento, arrefecimento, fusão e condensação com sinais
- Vaporização: o trabalho de expansão e a assimetria Q vs ΔU
- Processos sucessivos: soma de etapas com as fórmulas certas
- Grandezas de estado: ΔU independe do caminho
- 12 exercícios de tipo diversificado, com soluções completas
Competências que desenvolve: Aplicar a Primeira Lei a processos térmicos com convenção de sinais, decompor processos compostos em etapas, calcular variações de energia interna e interpretar o papel do trabalho de expansão nas mudanças de fase.
Conteúdo programático: Tema 3 — Energia e sua conservação, subtema «Fenómenos térmicos»: variação da energia interna em aquecimento, fusão e vaporização; ligação entre Primeira Lei e calor; processos sucessivos e balanços energéticos.
Porque isto importa
Este é o ponto de costura entre os dois temas térmicos: as fórmulas do calor (mcΔT, mλ) aplicadas dentro da Primeira Lei (ΔU = Q + W). Compreender que, num recipiente fechado com líquido ou sólido, todo o calor recebido vira energia interna — e que na vaporização uma parte escapa como trabalho de expansão — dá ao estudante uma leitura microscópica de fenómenos familiares: porque é que uma panela de pressão é mais eficiente, porque é que o vapor guarda tanta energia, porque é que arrefecer é perder energia interna para a vizinhança. O hábito de decompor processos sucessivos em etapas é também exatamente o método exigido nas questões compostas de exame nacional, onde a maioria dos erros nasce de saltar uma etapa ou perder um sinal.
Erros comuns
- Usar mcΔT no degrau de fusão/vaporização — aí T não muda.
- Assumir ΔU = Q na vaporização (esquecer o trabalho de expansão do vapor).
- Esquecer etapas intermédias numa transição gelo → vapor.
- Achar que ΔU depende do caminho — só depende dos estados inicial e final.
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.