a) Considerando o gás dentro do cilindro como o sistema e desprezando De, escreva e simplifique o balanço de energia para um sistema fechado. Não admita que o processo é isotérmico nessa parte. R: De.

Passo 1

Vamos resumir o enunciado: temos um gás dentro de um cilindro que é considerado um sistema fechado. Queremos escrever e simplificar o balanço de energia para esse sistema, desconsiderando a variação da energia potencial ( De). Para isso, vamos utilizar a primeira lei da termodinâmica, que é dada por:
De
onde De é a variação da energia interna do sistema, Q é o calor trocado com o ambiente e W é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 2

Como estamos considerando um sistema fechado, não há troca de massa com o ambiente. Portanto, a primeira lei da termodinâmica se aplica diretamente ao sistema. A equação De já representa o balanço de energia para esse caso.

Passo 3

Vamos interpretar cada termo da equação:
  • De: representa a mudança na energia interna do gás no cilindro.
  • Q: é o calor fornecido ou retirado do sistema. Se o sistema recebe calor, Q é positivo; se o sistema perde calor, Q é negativo.
  • W: é o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, W é positivo; se o trabalho é realizado sobre o sistema, W é negativo.

Passo 4

A questão nos pede para simplificar o balanço de energia. Como não estamos assumindo que o processo é isotérmico, a temperatura pode variar, e consequentemente, a energia interna do sistema também pode variar.

Passo 5

Portanto, a equação simplificada do balanço de energia para um sistema fechado, desconsiderando a variação da energia potencial, continua sendo:
De

Resposta

A equação do balanço de energia simplificada para o sistema fechado é:
De

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