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.
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:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor trocado com o ambiente. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
No nosso caso, o fluido está perdendo calor, então
será negativo. Além disso, a hélice está fazendo trabalho sobre o fluido, o que significa que esse trabalho está entrando no sistema, então
também será positivo.
Passo 3
Vamos substituir os valores que temos na fórmula:
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
. Além disso, a energia é uma grandeza extensiva, pois depende da quantidade de matéria presente no sistema.