Defina cada um dos itens abaixo citando exemplos práticos, quando possível:
sistema e volume de controle;
sistema e volume de controle;
Passo 1
O enunciado pede para definirmos dois conceitos básicos de termodinâmica e mecânica dos fluidos — o que é um sistema e o que é um volume de controle — e, sempre que possível, ilustrar com exemplos práticos. Para isso vamos recorrer à ideia de fronteira, de troca de massa e energia, e contrastar as duas abordagens.
Passo 2
Definição de sistema
Um sistema é uma quantidade fixa de matéria ou massa que escolhemos acompanhar ao longo do tempo. A fronteira do sistema acompanha essa massa e pode ser real (parede de um cilindro) ou imaginária (traçado no espaço). Tudo que está dentro dessa fronteira pertence ao sistema, e o que está fora é o ambiente.
Exemplo prático: imagine uma certa massa de gás dentro de um pistão. Se marcarmos alguns grãos de gás com um “spray colorido” e acompanharmos apenas esses grãos, independente de onde o pistão se mova, estamos tratando de um sistema. Não importa se o pistão se expande ou comprime: o sistema é sempre aquela mesma porção de gás.
Um sistema é uma quantidade fixa de matéria ou massa que escolhemos acompanhar ao longo do tempo. A fronteira do sistema acompanha essa massa e pode ser real (parede de um cilindro) ou imaginária (traçado no espaço). Tudo que está dentro dessa fronteira pertence ao sistema, e o que está fora é o ambiente.
Exemplo prático: imagine uma certa massa de gás dentro de um pistão. Se marcarmos alguns grãos de gás com um “spray colorido” e acompanharmos apenas esses grãos, independente de onde o pistão se mova, estamos tratando de um sistema. Não importa se o pistão se expande ou comprime: o sistema é sempre aquela mesma porção de gás.
Passo 3
Definição de volume de controle
Um volume de controle (ou CV) é uma região fixa ou móvel no espaço através da qual a massa pode entrar ou sair. Diferente do sistema, aqui fixamos a fronteira espacial e permitimos que matéria e energia atravessem essa fronteira. A análise é feita sobre o que entra, o que sai e o que se acumula dentro do CV.
Exemplo prático: considere o escoamento de água num tubo de entrada de uma turbina hidráulica. Se delimitarmos um certo trecho do tubo (um volume cilíndrico) e analisarmos a água que entra pela seção de entrada e sai pela seção de saída, esse cilindro é um volume de controle. A massa de água dentro dele varia com o tempo, mas a região espacial permanece definida.
Um volume de controle (ou CV) é uma região fixa ou móvel no espaço através da qual a massa pode entrar ou sair. Diferente do sistema, aqui fixamos a fronteira espacial e permitimos que matéria e energia atravessem essa fronteira. A análise é feita sobre o que entra, o que sai e o que se acumula dentro do CV.
Exemplo prático: considere o escoamento de água num tubo de entrada de uma turbina hidráulica. Se delimitarmos um certo trecho do tubo (um volume cilíndrico) e analisarmos a água que entra pela seção de entrada e sai pela seção de saída, esse cilindro é um volume de controle. A massa de água dentro dele varia com o tempo, mas a região espacial permanece definida.
Resposta
Sistema: é uma porção fixa de massa cuja fronteira acompanha sempre a mesma matéria; por exemplo, um volume de gás marcado dentro de um pistão.
Volume de controle: é uma região fixa (ou móvel) no espaço por onde a massa flui, permitindo análise de entradas e saídas; por exemplo, o trecho de tubo onde se avalia o fluxo que entra e sai de uma turbina.
Volume de controle: é uma região fixa (ou móvel) no espaço por onde a massa flui, permitindo análise de entradas e saídas; por exemplo, o trecho de tubo onde se avalia o fluxo que entra e sai de uma turbina.