Complete a tabela seguinte com base no princípio da conservação de energia para um sistema fechado.
Q ent <br> Btu W sai <br> Btu E1 <br> Btu E2 <br> Btu m <br> I b m e2-e1 <br> Btu/lbm
350 - 1.020 860 3 -
350 130 550 - 5 -
- 260 600 - 2 150
-500 - 1.400 900 7 -
- -50 1.000 - 3 -200

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre conservação de energia num sistema fechado. O que isso significa? Basicamente, que a energia que entra no sistema (como calor, Qent - Wsai = E2 - E1 ) menos a energia que sai (como trabalho, E2 - E1 = m times (e2 - e1) ) deve ser igual à variação da energia interna do sistema ( ). Para resolver isso, vamos usar a equação:
E também lembrar que a variação de energia interna pode ser relacionada à massa ( ) e à variação de energia específica ( ):
Vamos aplicar isso para completar a tabela!

Passo 2

Vamos começar preenchendo a primeira linha da tabela. Temos:
  • 350 - Wsai = 860 - 1.020 Btu
  • 860 - 1.020 = -160 está faltando
  • 350 - Wsai = -160 Btu
  • Wsai = 350 + 160 = 510 Btu Btu
  • e2 - e1 = E2 - E1m = 860 - 1.0203 = -1603 approx -53.33 Btu/lbm lbm
  • está faltando
Primeiro, usamos a equação de conservação de energia:
Calculando o lado direito:
Então:
Isolando :
Agora, para encontrar :

Passo 3

Vamos para a segunda linha:
  • 350 - 130 = E2 - 550 Btu
  • 220 = E2 - 550 Btu
  • E2 = 220 + 550 = 770 Btu Btu
  • e2 - e1 = 770 - 5505 = 2205 = 44 Btu/lbm está faltando
  • lbm
  • está faltando
Usando a conservação de energia:
Calculando o lado esquerdo:
Isolando :
Para :

Passo 4

Terceira linha:
  • E2 - 600 = m times (e2 - e1) = 2 times 150 = 300 está faltando
  • E2 = 600 + 300 = 900 Btu Btu
  • Qent - 260 = 900 - 600 Btu
  • Qent - 260 = 300 está faltando
  • Qent = 300 + 260 = 560 Btu lbm
  • Btu/lbm
Primeiro, encontramos :
Então:
Agora, usamos a conservação de energia para achar :
Isolando :

Passo 5

Quarta linha:
  • -500 - Wsai = 900 - 1.400 Btu
  • 900 - 1.400 = -500 está faltando
  • -500 - Wsai = -500 Btu
  • -Wsai = -500 + 500 = 0 Rightarrow Wsai = 0 Btu Btu
  • e2 - e1 = 900 - 1.4007 = -5007 approx -71.43 Btu/lbm lbm
  • está faltando
Aplicamos a conservação de energia:
Calculando o lado direito:
Então:
Isolando :
Para :

Passo 6

Última linha:
  • E2 - 1.000 = 3 times (-200) = -600 está faltando
  • E2 = 1.000 - 600 = 400 Btu Btu
  • Qent - (-50) = 400 - 1.000 Btu
  • Qent + 50 = -600 está faltando
  • Qent = -600 - 50 = -650 Btu lbm
  • Btu/lbm
Primeiro, encontramos :
Então:
Agora, usamos a conservação de energia para achar :
Isolando :

Resposta

A tabela completa fica assim:
Q ent <br> Btu W sai <br> Btu E1 <br> Btu E2 <br> Btu m <br> I b m e2-e1 <br> Btu/lbm
350 510 1.020 860 3 -53.33
350 130 550 770 5 44
560 260 600 900 2 150
-500 0 1.400 900 7 -71.43
-650 -50 1.000 400 3 -200

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