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.

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.

Passo 4

E as trocas de energia?
  1. O chuveiro recebe trabalho elétrico da rede (você liga na tomada).
  2. Dentro dele, esse trabalho vira calor que aquece a água.
  3. 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.

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