A primeira lei da termodinâmica para sistemas fechados foi originalmente comprovada pela observação empírica, no entanto é hoje considerada como a definição de calor através da lei da conservação de energia e da definição de trabalho em termos de mudanças nos parâmetros externos de um sistema. Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, é correto afirmar:

Alternativa C

O tema central desta questão é a Primeira Lei da Termodinâmica e as propriedades dos sistemas termodinâmicos, especificamente funções de estado versus funções de caminho.

A alternativa correta descreve corretamente o comportamento da energia interna em ciclos termodinâmicos. Vamos analisar cada item detalhadamente:

Análise das Alternativas

• Alternativa A (Incorreta):
  Aplicando a fórmula da Primeira Lei da Termodinâmica (\Delta U = Q - W):
  \Delta U = 48,9\,\text{J} - 16,0\,\text{J} = 32,9\,\text{J}
  O enunciado afirma que a variação seria $64,9\,\text{J}$ (soma), o que é fisicamente incorreto quando o sistema realiza trabalho sobre o meio.
• Alternativa B (Incorreta):
  A energia fornecida como calor (Q) não é usada apenas para realizar trabalho. Ela pode aumentar a energia interna do sistema, realizar trabalho ou fazer ambas as coisas simultaneamente.
• Alternativa C (Correta):
  Em um processo cíclico, o sistema retorna ao seu estado inicial. Como a energia interna (U) é uma função de estado, ela depende apenas das condições atuais do sistema. Se todas as variáveis de estado (pressão, volume, temperatura) retornam aos valores iniciais, então:
  \Delta U_{\text{ciclo}} = 0
  Esta afirmação está cientificamente correta.
• Alternativa D (Incorreta):
  Há uma distinção crucial entre grandezas termodinâmicas:
• Energia Interna (U): Função de estado (não depende do caminho).
• Calor (Q) e Trabalho (W): Funções de caminho (dependem do processo).
  Portanto, dizer que Q e W independem do processo é falso.
• Alternativa E (Incorreta):
  Para um gás ideal, a energia interna depende exclusivamente da temperatura absoluta (Lei de Joule).
  U = f(T)
  Não depende diretamente da pressão, desde que o gás seja ideal.

Conclusão

A única afirmativa que respeita os princípios da conservação de energia e a definição de funções de estado é a Alternativa C, que estabelece corretamente que, num ciclo onde as variáveis de estado se restauram, a variação de energia interna é nula.