Escreva e simplifique o balanço de energia para sistemas fechados para cada um dos seguintes processos e estabeleça se os termos de trabalho e calor diferentes de zero são positivos ou negativos. Comece por definir o sistema. A solução da parte (a) é dada como ilustração.
O conteúdo de um frasco fechado é aquecido de 25^circ C até 80^circ C.
Solução: o sistema é o conteúdo do frasco Q+W=De W=0 (não há partes móveis nem corrente geradas De ( o sistema está estacionário); De (não há mudança na altura) Logo, Q=De0 ( o calor é transferido ao sistema)

Passo 1

Beleza, aqui a ideia é usar a Primeira Lei da Termodinâmica (ou seja, o balanço de energia) para um sistema fechado. O enunciado diz que o conteúdo de um frasco fechado vai de 25 °C até 80 °C. Então o que precisamos?
  • Definir o sistema (o que vai dentro do balanço).
  • Escrever a equação geral do balanço de energia:
    .
  • Ver quais termos se anulam e ver o sinal de e .

Passo 2

Definindo o sistema: é simplesmente todo o conteúdo dentro do frasco (o gás ou líquido que está sendo aquecido). Nada de partes móveis dentro do sistema nem alteração de altura ou velocidade.

Passo 3

Escrevendo a Primeira Lei para sistema fechado:
Q + W = De
onde:
  • é o calor trocado com o sistema (positivo se entra calor).
  • é o trabalho feito pelo sistema (positivo pela convenção energia entra, mas aqui logo veremos que dá zero).
  • é a variação de energia interna.
  • é variação de energia cinética.
  • é variação de energia potencial.

Passo 4

Analisando cada termo:
  1. Q + 0 = De, porque o frasco não está acelerando nem mudando de velocidade.
  2. , porque não muda a altura do conteúdo.
  3. , pois não há pistão, eixo, ou qualquer trabalho mecânico externo—só calor.
Então a conta fica:

Passo 5

Agora, sobre sinal: o sistema recebeu calor (tá sendo aquecido), então . E como não teve trabalho, .

Resposta

, com (calor entra no sistema) e .

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