Responda ou elabore de forma concisa os seguintes itens com suas próprias palavras (15%):
c) A relação Calor, Trabalho e Energia Armazenada para sistemas abertos (volumes de controle).

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a relação entre Calor, Trabalho e Energia Armazenada em sistemas abertos, também conhecidos como volumes de controle. Esse assunto faz parte da termodinâmica, que estuda as trocas de energia num sistema. Para entender isso, vamos precisar conhecer a Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a sistemas abertos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um sistema aberto. É um sistema que pode trocar energia e matéria com o ambiente. Um exemplo seria uma chaleira no fogo, que recebe calor e perde vapor.

Passo 3

A Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas abertos afirma que a variação da energia interna do sistema é igual ao calor fornecido menos o trabalho realizado pelo sistema, mais a energia transportada pelas entradas e saídas de massa.

Passo 4

A equação geral fica assim:
Deí
  • : Variação da energia armazenada no sistema.
  • : Calor fornecido ao sistema.
  • : Trabalho realizado pelo sistema.
  • : Enthalpia das entradas e saídas de massa.

Passo 5

Vamos detalhar cada termo:
  • Calor ( ): Energia transferida devido à diferença de temperatura entre o sistema e o ambiente.
  • Trabalho ( ): Energia transferida quando o sistema exerce força sobre o ambiente, como levantar algo.
  • Energia Armazenada ( ): Pode incluir energia interna, energia cinética e potencial do sistema.
  • Enthalpia ( ): Representa a energia total de uma massa em termos de capacidade térmica, pressão e volume.

Passo 6

Na prática, se o sistema absorve calor ( positivo) e realiza trabalho ( positivo), a energia armazenada aumenta se a quantidade de entalpia entrando for maior que a saindo. Se o calor fornecido for menor que o trabalho realizado e a entalpia sair, a energia armazenada pode diminuir.

Passo 7

Resumindo, a relação entre Calor, Trabalho e Energia Armazenada em sistemas abertos é dada pela Primeira Lei da Termodinâmica, que equilibra a energia que entra e sai do sistema através de calor, trabalho e fluxo de massa.

Resposta

A relação entre Calor, Trabalho e Energia Armazenada em sistemas abertos é expressa pela Primeira Lei da Termodinâmica, onde a variação da energia armazenada no sistema é igual ao calor fornecido menos o trabalho realizado, mais a diferença de entalpia das entradas e saídas de massa. Isso significa que a energia total dentro de um sistema aberto muda conforme as trocas de calor, trabalho e fluxo de massa com o ambiente.

Exercícios relacionados