Um tanque rígido contém 1 kg de água, inicialmente a 1.400 KPa e 350 °C. Essa água é resfriada até a pressão de 400 kPa. Considerando-se que a energia interna no estado inicial corresponde a u1 = 2.900 kJ/kg e, no estado final, vale u2 = 1.500 kJ/kg, o calor transferido, nesse processo, é dado, em kJ, por
(A) -1.100 (B) -1.400 (C) -3.100 (D) -4.400 (E) -4.900
dQ - dW = dU + dEP + dEC (1ª Lei da Termo para um volume de controle)
*considerando que não há trabalho no processo (tanque rígido não tem variação de volume) e desprezando efeitos de energia potencial e energia cinética temos:
dQ = dU = m . du
dQ = 1 . (1500 - 2900) = - 1400 KJ (LETRA B)
Para resolver este problema, devemos colocar em prática nosso conhecimento sobre Termodinâmica, mais especificamente sobre Transferência de Calor.
Para tanto, devemos ter em mente que o calor transferido (\(Q\)) consiste no produto variação de energia interna do corpo (\(\Delta E\)) pela massa, isto é:
\(Q=\Delta E\cdot m\)
Neste contexto, o corpo no qual analisaremos a transferência de calor é o tanque rígido que contém \(1\text{ kg}\) de água. Utilizando as demais informações fornecidas pelo enunciado, calcula-se que:
\(\begin{align} Q&=\Delta E\cdot m \\&=\left(1.500\text{ }\frac{\text{kJ}}{\text{kg}} -2.900\text{ }\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\right)\cdot 1\text{ kg} \\&=-1.400\text{ kJ} \end{align}\)
Portanto, o calor transferido no processo foi de \(\boxed{-1.400\text{ kJ}}\) e, desse modo, está correta a alternativa b).
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