Um tanque rígido (bem vedado para que não escape fluido) contém um fluido que é aquecido por um aquecedor de potência
mergulhado no fluido, enquanto ć agitado por uma hélicc. Durante o processo de resfriamento, que dura 10 min o fluido perde 30.0 kJ de calor através das paredes do tanque, e a hélice realiza 150 kJ de trabalho no fluido. a) Classifique o sistema como aberto ou fechado. Justifique sua resposta. h) Calcule a variação da energia do sistema. Classifique a energia como extensiva ou intensiva. Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado descreve um tanque rígido e bem vedado contendo um fluido que é aquecido por um aquecedor de potência
kW imerso no fluido e simultaneamente agitado por uma hélice. Durante um intervalo de
min (
s) o fluido perde
kJ de calor pelas paredes e recebe
kJ de trabalho da hélice. Precisamos (a) classificar o sistema como aberto ou fechado e (b) calcular a variação de energia do sistema, classificando essa energia como extensiva ou intensiva.
Passo 2
Como o tanque é rígido e bem vedado não há troca de massa com o exterior. Logo trata-se de um sistema fechado, pois apenas ocorrem trocas de calor e trabalho, não de massa.
Passo 3
Para o calor trocado usamos a lei
O aquecedor fornece
e há uma perda
Logo
Passo 4
Pela primeira lei para sistema fechado vale
O único trabalho é o da hélice, feito sobre o fluido, portanto
Logo
Passo 5
A energia é uma propriedade extensiva, pois seu valor depende da quantidade de matéria (massa) do sistema. Propriedades intensivas não dependem do tamanho do sistema, o que não é o caso da energia.
Resposta
a) O sistema é fechado, pois não há troca de massa com o exterior. \r
b) kJ. A energia é uma propriedade extensiva.
b)