Um reservatório a pressão constante con-tém 1 kg de aço inoxidável e 0,5 kg de clo-reto de polivinila (PVC), ambos a 20 °C, e 0,25 kg de ar quente a 500 K e 100 kPa. O reservatório é deixado uniformizar suas condições sem transferência externa de calor. a. Encontre a temperatura final. b. Determine o trabalho no processo.
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Explicação:
a) Para encontrar a temperatura final, podemos usar o princípio da conservação de energia. Como não há transferência externa de calor, a energia interna total do sistema se mantém constante.
A energia interna de cada componente pode ser calculada utilizando a fórmula:
Energia interna = massa * calor específico * temperatura
Para o aço inoxidável:
Energia interna do aço inoxidável = 1 kg * calor específico do aço inoxidável * 20 °C
Para o cloreto de polivinila (PVC):
Energia interna do PVC = 0,5 kg * calor específico do PVC * 20 °C
Para o ar quente:
Energia interna do ar quente = 0,25 kg * calor específico do ar * 500 K
Somando essas energias internas, obtemos a energia interna total do sistema.
Isto é:
Energia interna total = Energia interna do aço inoxidável + Energia interna do PVC + Energia interna do ar quente
b) O trabalho no processo pode ser zero, já que não há transferência externa de calor ou trabalho realizado sobre o sistema.
Se a pressão no sistema não se alterou, o trabalho realizado será zero.
Se a pressão no sistema se alterou, podemos calcular o trabalho utilizando a fórmula:
Trabalho = pressão * volume
Mas, sem a informação sobre a mudança de volume do sistema, não é possível calcular o trabalho com precisão.
Assim, podemos considerar que o trabalho é zero.
Em resumo:
a) Para encontrar a temperatura final, somamos as energias internas dos componentes.
b) Sem informações sobre mudança de volume, consideramos o trabalho como zero.