Defina energia interna e entalpia. Por que a entalpia é mais conveniente para descrever processos em sistemas abertos com fluxo de massa? Valor 1,0

Passo 1

O enunciado pede para definirmos a energia interna e a entalpia, e depois explicarmos por que a entalpia é mais conveniente para descrever processos em sistemas abertos com fluxo de massa. O conteúdo envolve termodinâmica de sistemas fechados e fluxo de energia em sistemas abertos.

Passo 2

A energia interna é uma função de estado que representa toda a energia armazenada num sistema em virtude do movimento e das interações microscópicas das suas moléculas. Denotamos por U essa energia, que inclui energias cinética interna, potencial intermolecular e energia química, mas não inclui energia de fronteira (flow work).

Passo 3

A entalpia é outra função de estado definida por
H \;=\; U \;+\; p\,V
onde p é a pressão do sistema e V é o seu volume. O termo pV representa a energia necessária para “empurrar” a vizinhança e abrir espaço para o sistema existir.

Passo 4

Em sistemas abertos com fluxo de massa através de uma superfície de controle, cada parcela de massa que entra ou sai leva consigo não só a sua energia interna U, mas também o trabalho de deslocamento pV. Por isso o fluxo convectivo de energia é melhor expresso em termos de entalpia específica h = u + p\,v, pois o produto de massa por h já engloba o fluxo de energia interna e o trabalho de fronteira de uma só vez.

Resposta

Energia interna: é a função de estado U que representa a soma de todas as energias microscópicas armazenadas no sistema (cinética interna, potencial intermolecular e química).
Entalpia: é a função de estado
H = U + p\,V
que soma à energia interna o trabalho de deslocamento de fronteira pV.
Justificativa: em sistemas abertos, o transporte de massa envolve simultaneamente energia interna e trabalho de fronteira, e a entalpia engloba ambos num único termo, simplificando a descrição do balanço energético.

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