Responda ou elabore de forma concisa os seguintes itens com suas próprias palavras (15%):
d) Apresente a equação da
Lei da Termodinâmica para Regime Uniforme, permanente com uma entrada e uma saída de troca de matéria com a vizinhança.
d) Apresente a equação da
Passo 1
Então, o que a gente precisa fazer aqui é apresentar a equação da Primeira Lei da Termodinâmica para um sistema que está em Regime Uniforme e Permanente. Isso significa que as condições no sistema não mudam com o tempo, e tem uma entrada e uma saída de matéria trocando energia com o ambiente. Vamos usar conceitos de termodinâmica para chegar nessa equação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a Primeira Lei da Termodinâmica. Basicamente, ela diz que a energia total de um sistema isolado é constante. Ou seja, a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra.
Passo 3
Como estamos lidando com um sistema aberto (tem entrada e saída de matéria), precisamos considerar não só a energia que entra e sai, mas também o trabalho realizado e o calor trocado com o ambiente. No Regime Permanente, as propriedades do sistema não mudam com o tempo, então a variação de energia interna é zero.
Passo 4
Vamos escrever a equação considerando os fluxos de energia. A energia que entra pelo fluxo de massa é o entalpia da entrada multiplicada pela massa que entra. Da mesma forma, a energia que sai é a entalpia da saída multiplicada pela massa que sai. Além disso, temos o calor transferido para dentro ou para fora do sistema e o trabalho realizado.
Passo 5
Juntando tudo isso, a equação fica da seguinte forma:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor, -
é a taxa de trabalho realizado, -
e são as taxas de fluxo de massa entrando e saindo, -
e são as entalpias da massa que entra e sai.
Resposta
A equação da 1ª Lei da Termodinâmica para um sistema em Regime Uniforme e Permanente com uma entrada e uma saída de troca de matéria é: