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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Um filtro-prensa em escala piloto foi operado com queda de pressão constante para a filtração de uma suspensão de carbonato de cálcio em água. Os dados obtidos são mostrados na tabela abaixo. A área de filtração do filtro utilizado é de
, a massa de sólidos por unidade de volume de filtrado utilizada foi de
e a temperatura de operação foi de
. Encontre uma relação da resistividade da torta em função da queda de pressão.
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 |
Dados:
Pa.s,
Determinar a área transversal (pelo método Kynch e pelo método Biscaia) e a altura de um espessador para tratar
de licor sulfítico a
. A concentração de sólidos na alimentação é de
e no lodo de 16,5
. A densidade do sólido é de
. Uma amostra do referido licor foi submetida a um teste de proveta a
conforme resultados mostrados na tabela abaixo:
|
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 |
Dados:
Partículas catalíticas de 0,2 in de diâmetro são fluidizadas com ar a 1 atm e
em um tubo cilíndrico vertical a uma taxa de
. A densidade das partículas sólidas é
e a esfericidade é 0,86. Pede-se:
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
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
Dados: