Explique em detalhes como classificamos os seguintes calorímetros em termos da troca de energia, matéria e da fronteira entre o sistema e as suas vizinhanças ?
Uma chuveiro elétrico.
Uma chuveiro elétrico.
Passo 1
O exercício pede para a gente classificar um chuveiro elétrico como sistema termodinâmico, olhando:
- Que tipo de trocas ele faz de energia (calor, trabalho, etc.)
- Se ele troca matéria (entradas e saídas de substância)
- Como é a fronteira entre “dentro” (sistema) e “fora” (vizinhança)
Conteúdo envolvido: conceitos de sistemas isolado, fechado e aberto; trocas de energia (calor e trabalho) e massa; definição de fronteira real.
Passo 2
Antes de tudo, bora revisar os três tipos de sistema:
- Sistema isolado: não troca nem energia nem matéria com o ambiente.
- Sistema fechado: troca energia (calor e/ou trabalho) mas NÃO troca massa.
- Sistema aberto: troca energia e também troca massa com o ambiente.
Passo 3
Agora pensa no chuveiro elétrico: água entra pelo cano frio, passa pelo interior do aparelho, recebe calor ali dentro e sai como água quente.
— Isso já mostra que TEM troca de matéria (água entra e sai).
Logo, descartamos isolado e fechado: é um sistema aberto.
— Isso já mostra que TEM troca de matéria (água entra e sai).
Logo, descartamos isolado e fechado: é um sistema aberto.
Passo 4
E as trocas de energia?
- O chuveiro recebe trabalho elétrico da rede (você liga na tomada).
- Dentro dele, esse trabalho vira calor que aquece a água.
- A água que sai leva energia térmica embora.
Então ele troca energia na forma de trabalho (eletricidade) e calor.
Passo 5
Sobre a fronteira:
- É uma fronteira real (a carcaça do chuveiro + tubulações) que deixa passar:
• Energia elétrica pela fiação (trabalho)
• Calor para a água (troca térmica)
• Água como fluxo de massa
Resposta
O chuveiro elétrico é um sistema aberto, pois troca matéria (água entra e sai) e energia (recebe trabalho elétrico e transfere calor para a água). A fronteira é real, delimitada pela carcaça e tubulações do aparelho.