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 \dot m e energia (calor \dot Q ou trabalho \dot W) com o entorno.

Passo 2

Sistema isolado: não há troca de massa nem de energia com o entorno. Em notação termodinâmica isso significa \dot m = 0, \dot Q = 0 e \dot W = 0.
Exemplo: um calorímetro perfeitamente isolado (ou um frasco de Dewar ideal).

Passo 3

Sistema fechado: não há troca de massa \dot m = 0 mas pode ocorrer troca de energia por calor \dot Q\neq0 ou trabalho \dot W\neq0.
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 \dot m\neq0 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.

Resposta

  • Sistema isolado: \dot m=0, \dot Q=0, \dot W=0. Ex.: calorímetro adiabático ideal (frasco de Dewar perfeito).
  • Sistema fechado: \dot m=0, \dot Q\neq0 e/ou \dot W\neq0. Ex.: cilindro com êmbolo vedado trocando calor e trabalho.
  • Sistema aberto: \dot m\neq0 e \dot Q\neq0 e/ou \dot W\neq0. Ex.: turbina ou bomba com fluxo de fluido.

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