16- Qual é a diferença entre sistema isolado, sistema fechado e sistema aberto? Dê exemplo de cada caso.
Passo 1
O enunciado pede para distinguir, em termos de trocas de massa e energia, três tipos de sistemas em termodinâmica – sistema isolado, sistema fechado e sistema aberto – e dar um exemplo prático de cada um. Para isso precisamos lembrar que em termodinâmica classificamos um sistema pela capacidade de transferir massa
e energia (calor
ou trabalho
) com o entorno.
Passo 2
Sistema isolado: não há troca de massa nem de energia com o entorno. Em notação termodinâmica isso significa
,
e
.
Exemplo: um calorímetro perfeitamente isolado (ou um frasco de Dewar ideal).
Exemplo: um calorímetro perfeitamente isolado (ou um frasco de Dewar ideal).
Passo 3
Sistema fechado: não há troca de massa
mas pode ocorrer troca de energia por calor
ou trabalho
.
Exemplo: um cilindro com êmbolo móvel e sem fugas, onde o fluido interno não sai mas o pistão pode receber trabalho e trocar calor pelas paredes.
Exemplo: um cilindro com êmbolo móvel e sem fugas, onde o fluido interno não sai mas o pistão pode receber trabalho e trocar calor pelas paredes.
Passo 4
Sistema aberto: permite transferência de massa
e também de energia por calor e/ou trabalho.
Exemplo: um bocal de turbina ou uma bomba centrífuga, onde o fluido entra e sai carregando energia.
Exemplo: um bocal de turbina ou uma bomba centrífuga, onde o fluido entra e sai carregando energia.
Resposta
- Sistema isolado:
, , . Ex.: calorímetro adiabático ideal (frasco de Dewar perfeito). - Sistema fechado:
, e/ou . Ex.: cilindro com êmbolo vedado trocando calor e trabalho. - Sistema aberto:
e e/ou . Ex.: turbina ou bomba com fluxo de fluido.