Uma lata de refrigerante à temperatura ambiente é colocada em um refrigerador. Você modelaria a lata de refrigerante como um sistema fechado ou como um volume de controle? Explique.
Passo 1
O exercício quer saber que tipo de sistema é mais adequado para descrever o comportamento de uma lata de refrigerante na geladeira.
Sistema é como é chamado nosso objeto de estudo. Nesse exercício, nosso sistema é a latinha. Estamos estudando como ela se comporta sobre as influências da geladeira.
Existem dois tipos de sistema: o sistema fechado e o volume de controle.
A diferença entre os dois está nas suas fronteiras. Isso determina como eles interagem com as suas vizinhanças.
Ou seja, os dois são diferentes, porque interagem de formas diferentes com sua vizinhança.
- Por isso, o primeiro passo para descobrir qual tipo de sistema é mais parecido com a latinha, é entender como essas duas opções podem interagir com o que está ao redor.
- O segundo passo é definir, como uma latinha fechada interage com a geladeira.
- O último passo é escolher qual tipo de sistema é mais parecido com a latinha.
Passo 2
Na termodinâmica, existem três tipos mais comuns de interação entre o sistema estudado e o ambiente ao redor:
- O calor, que é o tipo de transferência de entre dois objetos de temperaturas diferentes.
- O trabalho, que é o tipo de transferência de energia que ocorre, quando o sistema gera movimento no ambiente ou quando o ambiente gera movimento no sistema.
- O fluxo de massa, que é massa entrando e saindo do sistema.
Um sistema fechado só interage com a sua vizinhança por meio de trabalho e calor. Ele não deixa massa sair ou entrar.
O volume de controle pode interagir das três formas com seu ambiente. Essa é a diferença entre ele e o sistema fechado. Ele permite entrada e saída de massa através de sua fronteira.
Passo 3
Agora vamos verificar de quais formas a latinha fechada pode interagir com o ar frio da geladeira.
- A fronteira do sistema (metal da latinha) permite transferência de energia por calor entre o refrigerante e o ar gelado. Por isso, a bebida à temperatura ambiente perde energia por calor pro ar mais frio.
- A latinha fica parada dentro da geladeira. Ela não realiza trabalho no ar, nem recebe trabalho da sua vizinhança.
- A lata permanece fechada enquanto resfria. Ou seja, nenhuma massa pode entrar ou sair da fronteira.
Passo 4
Vimos que a fronteira do nosso sistema não permite a passagem de massa. Por causa disso, o comportamento da latinha dentro da geladeira é melhor aproximado pelo tipo de sistema que também impede esse fluxo: o sistema fechado.
Resposta
A latinha de refrigerante é modelada como um sistema fechado, porque sua fronteira impede passagem de massa através dela.