Defina estado em equilíbrio. Defina um processo quase-estático (ou quase-equilíbrio). Defina regime permanente.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos três conceitos fundamentais em termodinâmica e em dinâmica de sistemas contínuos:
– Estado em equilíbrio
– Processo quase-estático (ou quase-equilíbrio)
– Regime permanente
Para isso, vamos recorrer aos critérios de uniformidade de variáveis de estado, à velocidade com que o sistema muda e ao comportamento das variáveis em função do tempo.
– Estado em equilíbrio
– Processo quase-estático (ou quase-equilíbrio)
– Regime permanente
Para isso, vamos recorrer aos critérios de uniformidade de variáveis de estado, à velocidade com que o sistema muda e ao comportamento das variáveis em função do tempo.
Passo 2
Estado em equilíbrio
Um sistema está em equilíbrio quando todas as suas variáveis macroscópicas de interesse (por exemplo pressão, temperatura, composições químicas e tensões) são uniformes no espaço e independentes do tempo, de modo que não ocorrem fluxos macroscópicos de massa, energia ou quantidade de movimento. Em outras palavras, para cada variável de estado vale
Um sistema está em equilíbrio quando todas as suas variáveis macroscópicas de interesse (por exemplo pressão, temperatura, composições químicas e tensões) são uniformes no espaço e independentes do tempo, de modo que não ocorrem fluxos macroscópicos de massa, energia ou quantidade de movimento. Em outras palavras, para cada variável de estado
e não há gradientes que gerem fenômenos de transporte.
Passo 3
Processo quase-estático (ou quase-equilíbrio)
É uma transformação em que o sistema passa por uma sucessão contínua de estados que são, a cada instante, arbitrariamente próximos de condições de equilíbrio. Para isso, a variação dos parâmetros externos acontece de modo tão lento que os gradientes internos permanecem desprezíveis. Assim, em cada passo infinitesimal do processo, o sistema pode ser tratado como se estivesse em equilíbrio.
É uma transformação em que o sistema passa por uma sucessão contínua de estados que são, a cada instante, arbitrariamente próximos de condições de equilíbrio. Para isso, a variação dos parâmetros externos acontece de modo tão lento que os gradientes internos permanecem desprezíveis. Assim, em cada passo infinitesimal do processo, o sistema pode ser tratado como se estivesse em equilíbrio.
Passo 4
Regime permanente
É a condição em que as variáveis de estado de um sistema aberto ou fechado não dependem explicitamente do tempo, embora possam haver fluxos constantes de massa ou energia atravessando-o. Matematicamente, para cada variável sob regime permanente:
É a condição em que as variáveis de estado de um sistema aberto ou fechado não dependem explicitamente do tempo, embora possam haver fluxos constantes de massa ou energia atravessando-o. Matematicamente, para cada variável
mas podem existir balanços contínuos (não nulos) de entrada e saída que se compensam.
Resposta
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Estado em equilíbrio: condição na qual todas as variáveis macroscópicas são uniformes no espaço e constantes no tempo, sem gradientes que provoquem fluxos de massa, energia ou quantidade de movimento.
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Processo quase-estático (ou quase-equilíbrio): transformação realizada tão lentamente que o sistema permanece, em cada instante, arbitrariamente próximo de um estado de equilíbrio, permitindo tratá-lo como se fosse sempre equilibrado.
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Regime permanente: situação em que as variáveis de estado não variam no tempo (derivadas temporais nulas), mesmo havendo fluxos constantes de massa ou energia que se equilibram mutuamente.