Um conceito amplamente estudado na engenharia mecânica é Energia, especialmente quando falamos de trabalho e calor. Trabalho pode ser descrito pela...

A alternativa correta é a alternativa II: Durante o processo de expansão ocorre a transformação da energia armazenada, previamente, na forma de calor, em trabalho de expansão. Assim, a variação da energia interna é nula. Justificativa: Durante o processo de expansão, ocorre a transformação da energia armazenada, previamente, na forma de calor, em trabalho de expansão. Isso significa que a energia interna do sistema diminui, pois parte dela é convertida em trabalho. Como a energia interna é uma função de estado, a variação da energia interna é nula, ou seja, a energia interna final é igual à energia interna inicial. As outras afirmações são falsas: I) O máximo de trabalho produzido por esse sistema somente irá ocorrer quando o processo de expansão for reversível. Para tanto, a expansão deve ocorrer contra o vácuo, pois não há resistência ao movimento do pistão. - Essa afirmação é falsa, pois o máximo de trabalho produzido por um sistema não depende apenas da reversibilidade do processo, mas também da diferença de pressão entre o sistema e a vizinhança. III) Por não se tratar de uma propriedade, a quantidade de trabalho produzida será dependente do comportamento de como varia a pressão do sistema em decorrência da variação de seu volume. - Essa afirmação é falsa, pois o trabalho é uma função de estado, ou seja, depende apenas dos estados inicial e final do sistema, e não do caminho percorrido entre eles. IV) O processo de expansão representado na figura pode ser interpretado como a transformação da energia interna do gás em trabalho. Nesse caso, representamos o trabalho como um valor negativo, pois a energia interna no estado 2 (posição x2) será menor que a inicial. - Essa afirmação é falsa, pois o trabalho é positivo quando o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança, e negativo quando a vizinhança realiza trabalho sobre o sistema. No caso da figura, o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança, portanto o trabalho é positivo. V) Trabalho e calor são resultados da troca de energia entre o sistema e a vizinhança, dessa forma apenas consideramos a troca de energia na forma de calor ou trabalho quando ela ocorre cruzando a fronteira do sistema ou volume de controle. - Essa afirmação é falsa, pois o trabalho e o calor são formas de transferência de energia entre o sistema e a vizinhança, mas não são as únicas. Também existe a transferência de energia por radiação e por condução.