Tema central: Esta questão aborda a Primeira Lei da Termodinâmica, relacionando energia interna, troca de calor e trabalho em um gás ideal. Compreender a influência do calor e do trabalho na energia interna e temperatura é fundamental em Física para concursos.

Explicação didática: A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que:

ΔU = Q - W

Onde:
ΔU: variação da energia interna;
Q: calor trocado (negativo se o sistema perde calor);
W: trabalho (negativo se realizado sobre o sistema).

Segundo o enunciado:

• O gás perde 500 J de calor: Q = -500 J
• Recebe 2000 J de trabalho (por compressão): W = -2000 J

Aplicando na fórmula:

ΔU = -500 - (-2000) = -500 + 2000 = +1500 J

A energia interna aumenta!

Agora, para um gás ideal, ΔU se relaciona com a variação da temperatura (ΔT):
ΔU = n C_V ΔT. Para gás monoatômico: C_V = 3/2 R.

Calculando n (número de mols):

n = (pV)/(RT) = (100 000 x 0,3) / (8,31 x 300) ≈ 12,05 mols

Calculando ΔT:

ΔT = ΔU / (n C_V) = 1500 / [12,05 x (3/2 x 8,31)] ≈ 10 K

Alternativa correta: C) +1500 J e 10 K

O aumento de energia interna e de temperatura são coerentes com a física do problema!

Análise das incorretas:

• A) Erro: ΔU deveria ser +1500 J, não +2500 J. Temperatura final é o acréscimo (ΔT), não o valor absoluto.
• B) ΔU negativa é um equívoco; energia interna aumentou.
• D) Erro comum: informaram temperatura final (300+10), quando a questão pede a variação (ΔT).
• E) Ambas as respostas são incompatíveis com os cálculos termodinâmicos.

Dica importante: Em provas, destaque termos como “variação” (ΔT, ΔU), em vez de confundir com valores finais. Observe sempre os sinais de Q e W (quem recebe, quem perde), e faça associação com a Primeira Lei. Pegadinhas comuns incluem confundir temperatura final com variação!

Referências confiáveis: Halliday & Resnick (Fundamentos de Física), Física Clássica para Concursos (Hélio Dias), além dos princípios encontrados nas normas e livros oficiais da área.
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