Responda ou elabore de forma concisa os seguintes itens com suas próprias palavras (15%):
d) Apresente a equação da 1^ a Lei da Termodinâmica para Regime Uniforme, permanente com uma entrada e uma saída de troca de matéria com a vizinhança.

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:
dotQ - dotW = dotmentrada hentrada - dotmsaída hsaída íí
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor,
  • é a taxa de trabalho realizado,
  • e í são as taxas de fluxo de massa entrando e saindo,
  • e í 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:
dotQ - dotW = dotmentrada hentrada - dotmsaída hsaída íí

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