Questão 4: Um tanque rígido isolado contém 2 kg de um gás a 
  aquecedor interno de 1 kW é ligado. Pergunta-se:
(a) Determine a taxa de variação da energia total armazenada ( 
  ).
(b) Se a energia interna do gás está relacionada à temperatura por 
 , onde T está em Kelvin, determine a taxa de aumento da temperatura.
(a) Determine a taxa de variação da energia total armazenada (
(b) Se a energia interna do gás está relacionada à temperatura por
Passo 1
O enunciado descreve um tanque rígido e termicamente isolado que contém 
  kg de gás à temperatura inicial 
  K e pressão 
  kPa. Um aquecedor interno fornece potência 
  kW. Pede-se:
(a) a taxa de variação da energia total armazenada ;
(b) a taxa de aumento da temperatura , sabendo que a energia interna específica do gás é dada por 
  (kJ/kg).
(a) a taxa de variação da energia total armazenada
(b) a taxa de aumento da temperatura
Passo 2
Aplicamos o balanço de energia para sistema fechado (sem fluxo de massa):
Como o tanque é rígido, não há trabalho de fronteira 
 , logo
Passo 3
Desprezando variações de energia cinética e potencial, a energia total 
  do gás se reduz à energia interna 
 , ou seja
Passo 4
Pela relação 
  (kJ/kg), tem-se
Substituindo em 
  e usando 
  kJ/s, obtém-se
Resposta
(a) 
  kW.
(b)  K/s.
(b)