Enunciado

Um sistema fechado é operado de forma adiabática. Primeiro, 15000 l b f . p é de trabalho são realizados pelo sistema. Em seguida, um agitador aplica trabalho ao dispositivo para aumentar a energia interna do fluido em 10,28 B t u . Calcule o aumento da energia interna desse sistema.

Passo 1

Para resolver este problema, precisamos realizar um balanço de energia neste sistema:

E e n t r a - E s a i =   ∆ E s i s t e m a

O lado esquerdo da equação representa a quantidade líquida de energia transferida na forma de trabalho e calor. Já o lado direito representa a variação de energia no sistema na forma de energia potencial, energia cinética ou energia interna.

Reescrevendo a equação, temos:

( Q e n t r a +   W e n t r a ) - ( Q s a i +   W s a i ) =   ∆ U +   ∆ K E +   ∆ P E

Como o problema não informa nada sobre uma diferença nas energias cinética e potencial dos estados inicial e final do sistema, temos que ∆ K E =   ∆ P E = 0 .

Além disso, o problema afirma que o sistema é adiabático e, portanto, não há troca de calor no sistema. Logo, Q e n t r a =   Q s a i = 0 .

Sendo assim, nosso balanço se torna:

∆ U =   W e n t r a -   W s a i  

Ou seja, a variação de energia interna no sistema ocorre devido ao trabalho líquido do sistema.

Passo 2

Devemos analisar agora o trabalho que entra e o trabalho que sai do sistema.

O problema afirma que 15000 l b f . p é de trabalho são realizados pelo sistema, e essa é energia que sai do sistema na forma de trabalho. Precismos converter l b f . p é para B t u , e para isso devemos lembrar que 1   B t u vale 778,169   l b f . p é :

W s a i = 15000   l b f . p é   1   B t u 778,169   l b f . p é =   19,28   B t u

Em seguida, o problema coloca que 10,28 B t u de energia foram fornecidos ao sistema na forma de trabalho e, portanto, W s a i =   10,28   B t u .

Substituindo esses valores na equação de balanço obtida no Passo 1, obtemos:

∆ U =   W e n t r a -   W s a i =   10,28   B t u -   19,28   B t u =   - 9   B t u

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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