Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 1
Um recipiente não-condutor, que contém de água a , possui um agitador girado pela gravidade ao agir sobre um peso de massa igual a. O peso desce vagarosamente uma distância de acionando o agitador. Admitindo que todo o trabalho realizado sobre o peso é transferido para a água e que a aceleração da gravidade local é de , determine:
(a) A quantidade de trabalho realizado sobre a água.
(b) A vaiiação na energia interna da água.
(c) A temperatura final da água, que possui
(d) A quantidade de calor que deve ser removida da água para retomá-la à sua temperatura inicial.
(e) A variação da energia total do universo causada (1) pelo processo de descida do peso. (2) pelo processo de resfriamento da água, levando-a até à sua temperatura inicial, e (3) pelos dois processos em conjunto.
Passo 1
Fala pessoal, tranquilidade, essa é uma boa questão, podemos começar compreendendo a grandezas fornecidade pelo problema.
Para o Item (a) podemos calcular o trabalho utilizando o teorema da energia potencial que diz:
No item (b), dizemos que a energia interna total é o trabalho realzaido no sistema:
Passo 2
Agora para o item (c) precisaremos da variação de entalpia na forma diferencial:
Podemos integrar a equação da entalpia, considerando que o provesso é a volume constante ficando:
Como no processo o volume é constante podemos zerar o último termo da integral, e conhecendo a variação de entalpia, , ficando assim:
Com os dados que o problema deu, podemos isolar a temperatura final:
Passo 3
Para o item (d) precisamos da primeira lei da termodinâmica, considerando que o preocesso está a volume constante trabalho não é realizado 
, como queremos retirar o calor necessário:
Por último o item (e) a variação de energia que vai para o universo em todos os processos é zero.
Resposta
Item (a)
Item (b)
Item (c)
Item (d)
Item (e)
A variação de energia que vai para o universo em todos os processos é zero.