Refaça o Problema 2.1, considerando um recipiente isolado termicamente, que varie a sua temperatura juntamente com a água e possua uma capacidade calorífica equivalente a 5 kg de água. Resolva o problema de duas maneiras:

(a)Considere a água e o recipiente como o sistema.

(b) Considere somente a água como o sistema.

Passo 1

Item (a) água e recipiente como o sistema:

Podemos começar compreendendo a grandezas fornecidas pelo problema.

→ massa do peso que faz o agitador girar.

→ altura do acionamento do agitador

Podemos calcular o trabalho utilizando o teorema da energia potencial que diz:

Dizemos que a energia interna total é o trabalho realizado no sistema:

Agora para o item (c) precisaremos da variação de entalpia na forma diferencial:

Podemos integrar a equação da entalpia, considerando que o processo 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:

Precisamos da primeira lei da termodinâmica, considerando que o processo está a volume constante trabalho não é realizado , como queremos retirar o calor necessário:

Passo 2

Item (b)

Item (a) água e recipiente como o sistema:

Podemos começar compreendendo a grandezas fornecida pelo problema.

→ massa do peso que faz o agitador girar.

→ altura do acionamento do agitador

Podemos calcular o trabalho utilizando o teorema da energia potencial que diz:

Dizemos que a energia interna total é o trabalho realizado no sistema:

Agora para o item (c) precisaremos da variação de entalpia na forma diferencial:

Podemos integrar a equação da entalpia, considerando que o processo 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:

Precisamos da primeira lei da termodinâmica, considerando que o processo está a volume constante trabalho não é realizado , como queremos retirar o calor necessário:

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)