Por meio dos balanços de massa apropriados, estabeleça se os processos listados a seguir são sistemas abertos ou fechados:
O ciclo completo do carbono na Terra

Passo 1

O enunciado pede para classificarmos o “ciclo completo do carbono na Terra” como sistema aberto ou sistema fechado, usando balanços de massa. O conteúdo teórico envolve a definição de sistemas em engenharia de processos:
  • Sistema aberto: há fluxo de massa atravessando a fronteira \dot m_{\text{in}}\neq0 ou \dot m_{\text{out}}\neq0.
  • Sistema fechado: não há fluxo de massa atravessando a fronteira \dot m_{\text{in}}=0 e \dot m_{\text{out}}=0.

Passo 2

Definimos o sistema como “todo o carbono da Terra” — ou seja, atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera unificados. A fronteira do sistema é o envoltório do planeta, sem incluir espaço extra-terrestre.

Passo 3

Escrevemos o balanço de massa genérico para o carbono
\frac{d m_{\text{C}}}{dt} \;=\;\sum \dot m_{\text{in}} \;-\;\sum \dot m_{\text{out}}\,.
Para sabermos se o sistema é fechado, verificamos se existem fluxos de entrada ou saída de carbono pela fronteira (atmosfera ao espaço, por exemplo).

Passo 4

Na prática, o fluxo de carbono saindo da Terra para o espaço é desprezível (pequenas perdas por escape atmosférico e impacto de meteoritos), e não há aporte significativo de carbono de fora do planeta. Ou seja,
\sum \dot m_{\text{in}} \approx 0 \quad\text{e}\quad \sum \dot m_{\text{out}} \approx 0.

Passo 5

Como não há fluxo de massa de carbono atravessando a fronteira da Terra em escala relevante, o balanço reduz-se a
\frac{d m_{\text{C}}}{dt}=0
quando consideramos o ciclo como um todo.

Resposta

O ciclo completo do carbono na Terra é classificado como um sistema fechado.

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