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
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
onde
é a pressão do sistema e
é o seu volume. O termo
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
, mas também o trabalho de deslocamento
. Por isso o fluxo convectivo de energia é melhor expresso em termos de entalpia específica
, pois o produto de massa por
já engloba o fluxo de energia interna e o trabalho de fronteira de uma só vez.
Resposta
Energia interna: é a função de estado
que representa a soma de todas as energias microscópicas armazenadas no sistema (cinética interna, potencial intermolecular e química).
Entalpia: é a função de estado
Entalpia: é a função de estado
que soma à energia interna o trabalho de deslocamento de fronteira
.
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.
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.