Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou
. Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
b) Classifique o sistema sob estudo em aberto, fechado ou isolado. Justifique sua resposta.
b) Classifique o sistema sob estudo em aberto, fechado ou isolado. Justifique sua resposta.
Passo 1
Vamos resumir o que a questão está dizendo. Temos uma barra de ferro colocada dentro de um contêiner que está sob uma pressão constante de 1,0 atm. Depois que a barra atingiu o equilíbrio térmico com o contêiner, observou-se que o volume dela aumentou em
. O que precisamos fazer aqui é classificar este sistema (a barra de ferro) como aberto, fechado ou isolado, e justificar essa classificação. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados a sistemas termodinâmicos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que são esses tipos de sistemas:
- Sistema Aberto: Pode trocar energia e matéria com o ambiente.
- Sistema Fechado: Pode trocar energia, mas não troca matéria com o ambiente.
- Sistema Isolado: Não troca nem energia nem matéria com o ambiente.
Essas definições nos ajudam a determinar como o sistema interage com o ambiente ao seu redor.
Passo 3
Agora, vamos analisar a situação da barra de ferro:
-
Troca de Energia: A barra de ferro atingiu o equilíbrio térmico com o contêiner, o que significa que houve troca de energia na forma de calor entre a barra e o contêiner at�� que ambos alcançassem a mesma temperatura.
-
Troca de Matéria: A barra de ferro está dentro do contêiner e, embora o volume dela tenha aumentado, não há indicação de que matéria (como ferro) esteja sendo adicionada ou removida do sistema. A variação de volume está relacionada à expansão térmica, não à troca de matéria.
Passo 4
Com base nessa análise:
- A barra de ferro está trocando energia com o contêiner (calor), mas não está trocando matéria.
- Portanto, não se encaixa na definição de sistema aberto, que troca tanto energia quanto matéria.
- Tampouco se encaixa como sistema isolado, pois há troca de energia.
- Encaixa-se na definição de sistema fechado, pois permite a troca de energia, mas não a troca de matéria com o ambiente.
Resposta
O sistema sob estudo é um sistema fechado porque pode trocar energia (na forma de calor) com o ambiente, mas não troca matéria com ele.