O que significa, em termos da
Lei, quando o exercício menciona um “tanque rígido”?
Passo 1
O enunciado pergunta o que significa, do ponto de vista da Primeira Lei da Termodinâmica, um “tanque rígido”. Aqui o conteúdo é o balanço de energia para sistema fechado e o que muda quando o volume do sistema é constante.
Passo 2
A Primeira Lei para um sistema fechado se expressa por
onde
é a variação da energia total (interna
mais cinética e potencial),
é o calor trocado com o meio e
é o trabalho realizado pelo sistema sobre as vizinhanças.
Passo 3
O trabalho
pode incluir diversos tipos, mas o mais comum em sistemas fechados é o trabalho de deslocamento de fronteira (trabalho de pressão–volume), dado por
Passo 4
Num tanque rígido o volume é fixo, ou seja,
. Logo
Como não há variação de volume, não há trabalho de fronteira.
Passo 5
Com
, a Primeira Lei fica
e, se desprezarmos mudanças de energia cinética e potencial, resulta
ou seja, todo o calor trocado provoca variação de energia interna.
Resposta
Num “tanque rígido” o volume do sistema é constante, portanto o trabalho de pressão–volume
é zero e toda a energia trocada se expressa pela variação de energia interna:
.