(PETROBRAS 2018) Um tanque rígido tem volume de
e nele estão contidos
de líquido saturado e
de vapor saturado, a 1 MPa . Transferese 250 MJ de calor ao tanque até que este contenha apenas vapor saturado. Sabendo-se que a energia interna no estado inicial é igual a 65MJ, conclui-se que o trabalho realizado, em MJ, vale:
a) zero
b) 65
c) 185
d) 250
e) 350
a) zero
b) 65
c) 185
d) 250
e) 350
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A gente tem um tanque rígido, ou seja, o volume dele não muda, com 10 m³. Inicialmente, tem 2 m³ de líquido saturado e 8 m³ de vapor saturado a uma pressão de 1 MPa. A gente adiciona 250 MJ de calor ao tanque até que ele fique só com vapor saturado. Sabendo que a energia interna no começo era 65 MJ, precisamos descobrir qual foi o trabalho realizado durante esse processo. Para resolver isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna, o calor transferido e o trabalho realizado.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a primeira lei da termodinâmica, que diz:
Onde:
-
é a variação da energia interna. -
é o calor transferido para o sistema. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
No nosso caso, sabemos que o tanque é rígido, ou seja, o volume não muda. Isso significa que não há trabalho de expansão ou compressão, que geralmente é calculado como
. Como
, o trabalho
deve ser zero.
Passo 3
Mesmo assim, vamos verificar os dados que temos:
- Energia interna inicial (
) = 65 MJ - Calor transferido (
) = 250 MJ - Trabalho (
) = ?
Como o tanque é rígido, não há variação de volume, então o trabalho realizado é zero.
Passo 4
Aplicando a primeira lei da termodinâmica:
Como
:
A energia interna final (
) será:
No entanto, para esta questão, o foco é no trabalho realizado, que já determinamos ser zero.
Resposta
A alternativa correta é a) zero.