Um tanque rígido (bem vedado para que não escape fluido) contém um fluido quente que é resfriado enquanto é agitado por uma hélice. Durante o processo de resfriamento, o fluido perde 300 kJ de calor, e a hélice realiza 150 kJ de trabalho no fluido.
Calcule a variação da energia do sietma. Classifique essa energia como extensiva ou intensiva. Justifique sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um tanque rígido que não deixa o fluido escapar. Dentro dele, tem um fluido quente que está sendo resfriado enquanto uma hélice o agita. Durante esse processo, o fluido perde 300 kJ de calor e a hélice faz 150 kJ de trabalho sobre ele. Nosso objetivo aqui é calcular como a energia do sistema muda com esse processo e dizer se essa energia é extensiva ou intensiva. Para resolver isso, vamos precisar usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é basicamente uma forma de dizer que a energia total de um sistema fechado é conservada.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a Primeira Lei da Termodinâmica, que pode ser escrita assim:
De
Onde:
  • De é a variação da energia interna do sistema.
  • Q é o calor trocado com o ambiente.
  • W é o trabalho realizado pelo sistema.
No nosso caso, o fluido está perdendo calor, então Q será negativo. Além disso, a hélice está fazendo trabalho sobre o fluido, o que significa que esse trabalho está entrando no sistema, então W também será positivo.

Passo 3

Vamos substituir os valores que temos na fórmula:
De
Isso significa que a energia interna do sistema diminuiu em 450 kJ durante o processo de resfriamento.

Resposta

A variação da energia do sistema é de -450, kJ. Além disso, a energia é uma grandeza extensiva, pois depende da quantidade de matéria presente no sistema.

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