Exercícios de Sistema, Volume de Controle e Propriedades - Lista de Exercícios Resolvida

Imagine um conjunto cilindro-pistão com duas válvulas, como mostrado na figura. A função dele é comprimir o ar que entra. Ou seja, ele aumenta a pressão do ar.

A operação desse equipamento pode ser dividida em três etapas:

1. Admissão de ar: O ar entra através da abertura da vávula 1. Essa entrada de ar empurra o êmbolo para cima.
2. Compressão de ar: A válvula 1 se fecha e o ar é comprimido pelo êmbolo. Isso aumenta sua pressão e diminui seu volume.
3. Exaustão do ar: A válvula 2 se abre e o ar a alta pressão é expelido. Esse processo é tão rápido , que não há variação de volume durante ele. Essa etapa torna o equipamento pronto para iniciar um novo ciclo.

Que tipo de sistema devemos utilizar para estudar esse conjunto cilindro-pistão?

Imagine uma caixa fechada com paredes de material isolante térmico. Vamos supor também que essa caixa contém um gás recém aprisionado. Por mais que o gás contido na caixa e sua vizinhança tenham temperaturas diferentes entre si, nem calor, nem trabalho e nem massa conseguem cruzar a fronteira do sistema.

Ou seja, considerando apenas esse gás inerte (não reage em circunstãncias normais) como o nosso sistema de interesse, podemos chamá-lo de sistema isolado.

Nessas condições, é possível que as propriedades do sistema mudem com o tempo?

Quais as diferenças entre um corpo livre e um sistema termodinâmico?

Considere a lista formada por: , , , , , , , , . Separe os componentes da lista em dois grupos. O primeiro deve ser formado pelas propriedades termodinâmicas e o segundo grupo formado pelos componentes que não são propriedades termodinâmicas.

Imagine um conjunto cilindro-pistão preenchido com ar, sendo aquecido como mostra a figura. Um pino restringe os movimentos do êmbolo. Qual região a fronteira do sistema deve englobar, se queremos estudar os efeitos do aquecimento sobre todo o ar contido no conjunto? Essa fronteira é fixa ou móvel?

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.

Qual a diferença entre um sistema fechado e um volume de controle? Qual a importância da identificação da classe do sistema que estamos estudando nas etapas posteriores do estudo de termodinâmica?

Uma fração significativa da energia térmica gerada no motor de um automóvel é rejeitada para o ar pelo radiador por meio da água de circulação. O radiador deve ser analisado como um sistema fechado ou como um volume de controle? Explique.