Exercícios Resolvidos de Introdução à termodinâmica

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Enunciado

Identifique os seguintes sistemas como aberto, fechados ou isolados:

a) café em uma garrafa térmica de ótima qualidade;

b) liquido refrigerante na serpentina de uma geladeira;

c) um calorímetro de bomba no qual benzeno é queimado;

d) gasolina queimando em um motor de automóvel;

e) mercúrio em um termômetro;

f) planta viva.

Passo 1

Para resolver esse problema, precisamos lembrar a definição de cada tipo de sistema!

  • Sistema aberto: há transferência de matéria e de calor.
  • Sistema fechado: há transferência apenas de calor.
  • Sistema isolado: não há tranferência nem de calor nem de matéria!

Agora vamos analisar as letras:

a) esse sistema café + garrafa térmica é um sistema isolado, pois a tampa evita que o café evapore e, portanto, evita a troca de matéria. Além disso, as paredes da garrafa térmica são feitas para imitar uma parede adiabática, ou seja, que não permite a troca de calor!

O esquema é assim:

Passo 2

b) Na serpentina da geladeira a ideia é justamente trocar calor! Mas a troca de matéria não acontece, então é um sistema fechado.

Passo 3

c) O calorímetro + benzeno queimando é um sistema isolado! Isso porque a ideia de fazer uma combustão no calorímetro é justamente conseguir controlar a quantidade de calor trocada. E esse calor só é trocado entre o calorímetro e o benzeno, e não com as vizinhanças.

Passo 4

d) Esse sistema é aberto! É um pouco intuitivo, já que sabemos que a queima de combustíveis libera C O 2 pra atmosfera (ou seja, há troca de matéria). Além disso, é dessa queima que sai o calor necessário pro motor funcionar, então também há troca de calor.

Passo 5

e) O mercúrio em um termômetro é um sistema fechado, já que não há troca de matéria mas há troca de calor: a gente passa o calor pro mercúrio, que se expande de acordo com nossa temperatura corporal!

Passo 6

f) Um sistema aberto, já que a planta troca tanto matéria quanto calor com o ambiente o tempo todo!

Resposta

a) isolado

b) fechado

c) isolado

d) aberto

e) fechado

f) aberto

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