Aula 6

UNISANTA – FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: TERMODINÂMICA QUÍMICA I – NOTAS DE AULA

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AULA 06
Prof. Antonio Santoro
Exemplo 4.2-1
Um sistema inicialmente em repouso sofre um processo no qual recebe uma quantidade de trabalho igual a 200 kJ. Durante o processo o sistema transfere para o meio ambiente uma quantidade de calor igual a 30 kJ. Ao final do processo o sistema tem velocidade de 60 m/s e uma elevação de 50
m. A massa do sistema é de 25 kg, e a aceleração gravitacional local é de 9,78 m/s2. Determine a variação de energia interna do sistema durante o processo, em kJ.
Solução
Conhecemos: Um sistema de massa conhecida sofre um processo recebendo uma quantidade de trabalho e transferindo uma quantidade de calor conhecidos. O sistema está inicialmente em repouso e no estado final tem velocidade de 60 m/s e elevação de 50 m.
Obter: Determinar a variação de energia interna do sistema.
Hipótese: 1-O sistema sob análise é um sistema fechado (massa constante), constituído da massa de 25 kg
2- No estado final o sistema está em equilíbrio (velocidade uniforme) análise: a primeira lei da termodinâmica ( balanço de energia) para o sistema fechado é
ΔE = Δ EC + Δ EP + Δ U

ou

∑ Q = ∑ W + ΔE ⇒

Q = W + ΔE ⇒ − 30 = −200 + ΔE ⇒

ΔE = 170kJ

a variação de energia cinética e potencial é:

⎛V
ΔEC = m × ⎜
⎜
⎝

2
2

−V
2

2
1

⎞
⎛ 602 − 02 ⎞ m 2
⎟ → Δ E C = (25 kg ) × ⎜
⎟ 2 →
⎟
2
⎝
⎠ s
⎠

⎛m⎞
ΔEP = m × g × ( Z 2 − Z1 ) → ΔEP = 25 ( kg ) × 9, 78 ⎜ 2 ⎟ × (50 − 0) m →
⎝S ⎠

Δ EC = 45.000 J

ΔEP = 12.225 J

substituindo os valores numéricos na expressão da 1 a lei obtemos o valor de ΔU,

ΔE = ΔEC + ΔEP + ΔU ⇒ 170.000J = 45.000J + 12.225J + ΔU ⇒

ΔU = 112.775J

Comentários:
1- O sinal positivo de ΔU indica que a energia interna do sistema aumentou.
2- Deve-se observar cuidadosamente a conversão de unidades
3- O balanço de energia pode ser obtido pela seguinte planilha
Entradas

Variações Internas

Saídas

200 kJ (trabalho)

45,000 kJ (energia cinética)
12,225 kJ (energia