EXERCICIO TERMODINAMICA

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1. Considere um silo industrial contendo 200 toneladas de pó de celulose. Para fins de venda, foi solicitada uma amostra de 0,05 metros cúbicos. O responsável pelo serviço, partindo do pressuposto de que o lote é homogêneo e tem densidade de 1,54 g por centímetro cúbico, entregou uma amostra de 77 kg. Com base nesses dados e considerando que apenas uma resposta é viável e verdadeira, qual é a alternativa correta?
Resposta correta
C. A decisão tomada pelo responsável pelo serviço é correta e a mais viável.
Massa é uma propriedade extensiva, e densidade é uma propriedade derivada dessa e de outra propriedade extensiva, o volume. Consequentemente, densidade se comporta como intensiva. A experiência prática mostra que é mais fácil (e mais preciso) lidar com pesos do que com volumes, sobretudo grandes volumes. É mais fácil pesar 77kg em uma balança do que medir 50L de pó em um cilindro.
2.Rio Grande, no Rio Grande do Sul, é uma cidade portuária, conhecida pela indústria naval ali instalada. Entretanto, também é conhecida pela umidade relativa do ar e pelas temperaturas relativamente elevadas, sobretudo no verão. Estabelecer a relação entre temperatura do meio ambiente, calor (entalpia) e umidade relativa é uma tarefa fácil. Basta fazer uso de tabelas psicrométricas para verificar que, por exemplo, com uma umidade relativa do ar de 70% e uma temperatura de 30°C, o conteúdo de entalpia (calor específico) do ar da cidade seria 78,2kJ/kg. Por outro lado, a mensuração de qualquer propriedade termodinâmica requer a definição dos limites do sistema. Cabe então perguntar: a qual sistema estão se referindo essa entalpia e essa umidade relativa, uma vez que o ar que circunda a cidade não possui fronteiras definidas?
C. 
Não é necessário definir os limites do sistema, uma vez que calor específico (entalpia específica) é uma propriedade intensiva e, por definição, umidade relativa é uma fração da pressão de vapor de saturação, uma constante definida em função da temperatura.
Resposta correta. Se observamos as unidades da entalpia contida na atmosfera, vemos que essa está sendo tratada como propriedade específica, nominalmente, em unidades de energia por massa (J/kg). Logo, se o sistema é homogêneo o bastante, cada porção do ar sobre a cidade terá o mesmo conteúdo entálpico, a mesma umidade relativa e a mesma temperatura, sem importar os limites geográficos que a definem.
3. O processo de esterilização industrial por autoclavagem é constituído de três fases:
(a) Aquecimento da água, mediante fornecimento de energia.
(b) Esterilização, quando o sistema é mantido a 121°C e 2atm de pressão, durante aproximadamente 2 horas.
(c) Resfriamento do sistema, feito mediante abertura das válvulas da autoclave. Mais ainda, autoclaves industriais são isoladas termicamente de forma bastante eficiente.
Pode-se concluir então que (apenas uma afirmativa é a correta):
Resposta correta
A. Na fase (a), o processo é adiabático, ocorre dentro de um sistema fechado, e a autoclavagem, como um todo, é um processo reversível.
Durante a fase (a), o processo é tido como adiabático, pois quase não há troca de calor com o meio externo. O sistema é fechado durante essa fase ao não haver ganho nem perda de matéria para o entorno. Como as condições iniciais e finais do processo são as mesmas, o processo global constitui um ciclo reversível.
4. O uso de bioadesivos no tratamento de diversas patologias é um elemento cada dia mais comum na terapia moderna, à medida que entendemos a relação bioadesivo-pele e os mecanismos que governam a absorção de fármacos através dessa. Um bioadesivo aplicado por vários dias sobre a pele intacta atua cedendo a substância ativa ou fármaco de forma sustentada por um longo período de tempo (Figura).
Pergunta-se: para um experimento in vitro, como devem ser vistos termodinamicamente o sistema bioadesivo-pele e o processo de difusão-absorção do fármaco que, após abandonar o bioadesivo, fica retido na pele?
Resposta correta
C. Trata-se de um sistema heterogêneo, fechado, vinculado a um processo isobárico, isotérmico e isocórico, que ocorre por meio de uma fronteira fixa.
O sistema é composto por dois elementos ou fases: o bioadesivo e a pele. Logo, é heterogêneo. Também é fechado, porque o processo de difusão-absorção do fármaco se restringe às fronteiras do sistema pele-bioadesivo, isto é, nenhuma massa de fármaco escapa do sistema. O processo de fato é isobárico (ocorre a pressão ambiente) e também isotérmico (pele e bioadesivo na mesma temperatura invariável durante o processo) e isocórico (nem pele nem bioadesivo sofrem variação de volume durante o processo). Finalmente, a fronteira pele-bioadesivo é fixa.
5. Imagine que você pegou uma gripe, está com febre e tomou um medicamento antipirético. Depois do ocorrido, você descobre que:
Resposta correta
D. Nosso organismo é um sistema aberto, que a temperatura é uma propriedade intensiva e de estado e que a nossa pele funciona como uma fronteira diatérmica.
Nosso organismo é um sistema aberto, e a pele representa uma fronteira diatérmica. A temperatura é uma propriedade intensiva e também de estado. Para medir a temperatura do corpo, basta colocar o termômetro na boca ou na axila. Também é uma propriedade de estado que tem diferencial cíclica igual a zero. Ou seja, para um processo cíclico, independentemente do número de etapas, a diferença entre estado inicial e estado final sempre será zero.