Qual o significado físico dos termos que compõe a equação geral da energia em termos de energia interna?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta está pedindo para a gente entender o que cada pedacinho da equação geral da energia significa fisicamente, focando na energia interna. Isso está dentro da termodinâmica, que estuda como a energia se comporta nos sistemas. Vamos precisar conhecer os conceitos de energia interna, calor, trabalho e como eles interagem na primeira lei da termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é essencialmente uma versão da lei da conservação da energia para sistemas termodinâmicos. Ela diz que a mudança na energia interna de um sistema ( ) é igual ao calor que entra no sistema menos o trabalho que o sistema realiza sobre o ambiente. A equação é:
Aqui, representa a variação da energia interna.

Passo 3

Vamos detalhar cada termo:
  • Energia Interna ( ): É a energia total que está armazenada dentro do sistema devido ao movimento e à interação das partículas que o compõem. Inclui energia cinética e potencial das moléculas.
  • Calor ( ): É a transferência de energia térmica entre o sistema e o ambiente devido à diferença de temperatura. Se o é positivo, o sistema recebe calor; se é negativo, o sistema perde calor.
  • Trabalho ( ): É a energia transferida quando o sistema realiza uma força sobre o ambiente, como expandir um gás contra uma pressão externa. Se o é positivo, o sistema realiza trabalho; se é negativo, o ambiente realiza trabalho sobre o sistema.

Passo 4

Vamos ver como esses termos interagem na equação. Quando um sistema recebe calor ( ), essa energia aumenta a energia interna ( aumenta). Por outro lado, quando o sistema realiza trabalho ( ), parte da energia interna é usada para esse trabalho, então diminui.
Por exemplo, se você esquenta uma panela sem mexer, o calor aumenta a energia interna do conteúdo. Se você está na academia levantando pesos, seu corpo está usando energia interna para realizar trabalho.

Resposta

Então, resumindo, na equação geral da energia :
  • : Variação da energia interna do sistema.
  • : Calor transferido para o sistema (aumenta se positivo).
  • : Trabalho realizado pelo sistema sobre o ambiente (diminui se positivo).
Essa equação mostra como a energia interna de um sistema muda devido às trocas de calor e trabalho com o ambiente.

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Teste 1 2 3 4 5
) 6,7 16,2 28,2 36,3 49,1
Volume de <br> filtrado (L) Tempo (s)
0,5 17,3 6,8 6,3 5,0
1,0 41,3 19,0 14,0 11,5 9,4
1,5 72,0 34,6 24,2 19,8 16,3
2,0 108,3 53,4 37,0 30,1 24,6
2,5 152,1 76,0 51,7 42,5 34,7
3,0 201,7 102,0 69,0 56,8 46,1
3,5 131,2 88,8 73,0 59,0
4,0 163,0 110,0 91,2 73,6
4,5 134,0 111,0
5,0 160,0 156,8
5,5 182,5
6,0
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0 2 6 12 20 30 45 70 100
40,0 31,5 25,0 20,5 16,0 13,0 11,2 10,4 10,2
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a. se a taxa de ar dada é apenas suficiente para começar a fluidização, calcule o diâmetro da coluna.
b. se a velocidade do ar é aumentada para duas vezes a velocidade mínima requerida para a fluidização e a altura do leito expandido é de , encontre a massa total de sólidos do leito fluidizado.
Dados: Pa.s