Em cada um dos casos, identifique se trata de um sistema fechado ou volume de controle. Desenhe um esboço que exemplifique e justifique a escolha.
d) Um pneu de automóvel a ser aquecido durante a condução.
d) Um pneu de automóvel a ser aquecido durante a condução.
Passo 1
O enunciado pede para, em cada caso, decidir se temos um sistema fechado ou um volume de controle, fazer um esboço que ilustre essa escolha e justificar por que se encaixa nessa definição. O conteúdo é a distinção entre sistema fechado (massa fixa, pode trocar energia) e volume de controle (região fixa, pode trocar massa e energia). Vamos usar essas definições para classificar o pneu do automóvel em movimento.
Passo 2
Um sistema fechado é um conjunto de massa fixa: não entra nem sai massa pela fronteira, embora possa haver trocas de calor e trabalho. Um volume de controle é uma região espacial fixa através da qual pode haver fluxo de massa e energia.
Passo 3
No caso do pneu de automóvel em condução, a borracha, o ar interno e toda a massa que compõe o pneu permanecem associados ao mesmo conjunto; não há entrada ou saída de massa relevante durante o aquecimento devido à rotação e ao atrito. Já ocorrem trocas de energia (calor gerado por atrito interno e trabalho de deformação), mas o pneu não “recebe” nem “perde” massa. Logo, caracterizamos o pneu como sistema fechado.
Passo 4
Esboço (vista lateral simplificada):
[ →← ] indicam fluxos de energia, sem setas de massa cruzando a fronteira
[ →← ] indicam fluxos de energia, sem setas de massa cruzando a fronteira
––––––––––––––
/ \
| PNEU (SISTEMA) |←—— Calor gerado por atrito interno
\ /
––––––––––––––
↑
\— Trabalho de deformação
(sem fluxo de massa)
/ \
| PNEU (SISTEMA) |←—— Calor gerado por atrito interno
\ /
––––––––––––––
↑
\— Trabalho de deformação
(sem fluxo de massa)
Justificativa: o contorno adiciona calor e trabalho, mas não há entrada nem saída de massa.
Resposta
O pneu em aquecimento durante a condução deve ser tratado como sistema fechado.