O que significa, em termos da 1^ a 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
De<a E = Q - W
onde De<a E é a variação da energia total (interna U mais cinética e potencial), Q é o calor trocado com o meio e W é o trabalho realizado pelo sistema sobre as vizinhanças.

Passo 3

O trabalho W pode incluir diversos tipos, mas o mais comum em sistemas fechados é o trabalho de deslocamento de fronteira (trabalho de pressão–volume), dado por
Wb = integral p,dV

Passo 4

Num tanque rígido o volume é fixo, ou seja, dV=0. Logo
Wb = integral p,dV = 0
Como não há variação de volume, não há trabalho de fronteira.

Passo 5

Com Wb=0, a Primeira Lei fica
De<a E = Q
e, se desprezarmos mudanças de energia cinética e potencial, resulta
De<a U = Q,
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 Wb é zero e toda a energia trocada se expressa pela variação de energia interna: De<a U = Q.

Exercícios relacionados