Um Tanque Rígido e Isolado com Volume de 0,6 m^3 contém Ar. O Tanque está equipado com um agitador que transfere ENERGIA para o Ar a uma Taxa Constante de 4 W durante 1 h . A Massa Específica Inicial do Ar é 1,2 kg / m^3. Se não houver Variação nas Energias Cinéticas e Potenciais, determine:
c) a Variação da Energia Interna Específica do Ar, em kJ/kg.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um tanque rígido e isolado com volume de 0,6 m³ que contém ar. Tem um agitador lá dentro que está transferindo energia para o ar a uma taxa constante de 4 W durante 1 hora. A densidade inicial do ar é de 1,2 kg/m³. O que a gente precisa descobrir aqui é qual foi a variação da energia interna específica do ar, medida em kJ/kg. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a energia fornecida ao sistema com a variação da energia interna.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade total de energia que foi transferida para o ar pelo agitador. Sabemos que a potência t = 1 , hora = 3600 , segundos é de 4 W e o tempo Q = P times t = 4 , W times 3600 , s = 14400 , J é de 1 hora. Mas precisamos converter o tempo para segundos para manter as unidades consistentes.
Então, a energia total transferida é:

Passo 3

Agora, vamos calcular a massa de ar presente no tanque. Sabemos que a densidade inicial m = rho times V = 1,2 , kgm^3 times 0,6 , m^3 = 0,72 , kg é de 1,2 kg/m³ e o volume é de 0,6 m³. A massa é dada por:

Passo 4

Com a energia total transferida De e a massa De do ar, podemos encontrar a variação da energia interna específica . A energia interna específica é a energia por unidade de massa, então:
Convertendo para kJ/kg:

Resposta

A variação da energia interna específica do ar é de 20 kJ/kg.

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