Considere os 3 processos práticos-reais
(i) aquecimento da água no vidro de remédio com canudo;
(ii) aquecimento do ar na bexiga;
(iii) compressão do ar na seringa.
b-) Discuta, para cada um destes três processos, as transformações de energia do fluido-há trabalho realizado? Por

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente discutir, para três processos diferentes, como a energia do fluido se transforma e se há trabalho sendo realizado. Isso envolve conceitos de termodinâmica, especialmente sobre como energia térmica e trabalho mecânico interagem nos sistemas. Para resolver, vamos analisar cada processo individualmente, identificando as transformações de energia envolvidas e verificando se ocorre trabalho.

Passo 2

Processo (i): Aquecimento da água no vidro de remédio com canudo
Primeiro, vamos imaginar um vidro de remédio com uma cantidade de água e um canudo dentro. Ao aquecer a água, estamos fornecendo energia térmica ao sistema.
  • Transformação de energia: A energia térmica fornecida aumenta a energia interna da água, fazendo com que as moléculas se movam mais rapidamente.
  • Trabalho realizado?: Nesse caso, se o vidro estiver fechado e rígido, a expansão da água devido ao aquecimento pode exercer pressão sobre o canudo. Se o canudo permitir alguma movimentação, pode ocorrer um pequeno trabalho de expansão. Contudo, geralmente, em sistemas fechados como vidros de remédio, o trabalho realizado é mínimo ou inexistente porque o volume não muda significativamente.

Passo 3

Processo (ii): Aquecimento do ar na bexiga
Agora, vamos considerar uma bexiga cheia de ar sendo aquecida.
  • Transformação de energia: Quando o ar dentro da bexiga é aquecido, sua energia interna aumenta, o que faz com que as moléculas de ar se movam mais rapidamente.
  • Trabalho realizado?: Como a bexiga é flexível, o aumento da temperatura faz com que o ar se expanda, aumentando o volume da bexiga. Essa expansão exerce uma força contra o ambiente externo, realizando trabalho. A relação entre a pressão, volume e temperatura do gás pode ser descrita pela equação dos gases ideais: PV = nRT Onde é a pressão, o volume, a quantidade de substância, a constante dos gases e a temperatura. O aumento de com implica realização de trabalho.

Passo 4

Processo (iii): Compressão do ar na seringa
Por fim, pensamos em uma seringa cheia de ar sendo comprimida.
  • Transformação de energia: Ao pressionar o êmbolo da seringa, o volume interno diminui, o que aumenta a energia interna do ar devido à compressão.
  • Trabalho realizado?: Sim, esse processo envolve trabalho. Quando comprimimos o ar, estamos forçando-o a ocupar um volume menor, o que requer uma força aplicada sobre o êmbolo. O trabalho W = P De realizado pode ser calculado por: Onde é a pressão aplicada e a variação de volume. Como o volume diminui ( é negativo), o trabalho é realizado sobre o gás.

Resposta

Em resumo, no aquecimento da água no vidro de remédio com canudo, as transformações de energia são principalmente térmicas com trabalho mínimo ou inexistente. No aquecimento do ar na bexiga, a energia térmica aumenta e ocorre trabalho devido à expansão do ar. Já na compressão do ar na seringa, há aumento da energia interna do ar e realização de trabalho ao reduzir o volume.

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