Respostas ao Gabriel

19 de dezembro, 2017 às 20:21 | Postado em Estática de Fluidos, Mecânica, Termologia, termodinâmica

O Gabriel enviou a seguinte mensagem:

Boa tarde professor Lang! Queria agradecer ao senhor por sempre ter respondido minhas perguntas feitas através do site. Aprendi muito com suas respostas!

Mesmo sendo de colégio público e sem fazer cursinho, consegui ser aprovado no IME (numa colocação não tão boa pra ser chamado, mas fui! kk), acertei quase 70% da parte objetiva do ITA, e tirei 752 na federal do Paraná (mais que suficiente para passar em eng. mec.).

Obrigado novamente e até mais! Gabriel

O Gabriel enviou sete questionamentos e nenhum deles foi postado no CREF. Entretanto, como as respostas lhe foram tão significativas, faço agora a postagem.

Questionamento 1  – Meu livro diz que o trabalho máximo de expansão isotérmica de um gás ocorre quando o processo é feito reversivelmente (tomando em módulo). Como a variação de entropia é Qrev/T, então para um processo de expansão reversível a variação de entropia será maior que a variação de entropia num processo irreversível (deltaU=W Q).

Porém, se eu tomar que o trabalho de compressão num processo reversível isotérmico é o maior possível, então sua Qrev será a menor possível. Logo, a variação de entropia do processo reversível será menor que a do processo irreversível (já que seu trabalho é menor que o reversível). Isso é uma contradição ou erro meu? Obrigado!

Resposta inicial 1 – Está confuso teu questionamento. Faz uma transcrição literal ou manda uma foto do trecho do livro, identificando também o autor e a editora. Faz isso através desse endereço.

Esclarecimento do Gabriel – Minha dúvida se origina no livro do Atkins de química geral. Lá é dito que o trabalho de expansão realizado por uma gás ideal de forma reversível é máximo. Tomando como base que a energia interna é uma função de estado, então entre um processo de expansão reversível (mais negativo o trabalho) e um não reversível, Q é mais positivo no processo reversível. Logo sua variação de entropia é maior que a do processo não reversível.

Porém, num processo de compressão reversível o trabalho é o maior possível, logo Q é o menor possível (mais negativo). Se isso ocorre, a variação de entropia é maior num processo irreversível do que num processo reversível. O certo seria dizer que o módulo da variação de entropia é maior ou igual a Q/T? Imagem do livro está a seguir. Obrigado!

Resposta final 1 – Deves ter em mente que a entropia de um sistema pode aumentar ou diminuir. Em transformações irreversíveis a entropia do grande sistema (sistema mais entorno) aumenta. Entretanto isto não impede que parte do grande sistema tenha a entropia diminuída enquanto a outra parte aumenta sua entropia. Se todas as transformações forem reversíveis então a entropia do grande sistema não muda.

Questionamento 2 – Bom dia! Tenho uma dúvida em relação a esta questão (28) de termodinâmica do ITA 2017: http://www.vestibular.ita.br/provas/fisica_2017.pdf

Na literatura que leio, máquina térmica é aquela que precisa de calor de um reservatório quente para realizar trabalho e dissipar algum calor para o reservatório frio (nesse caso o local a ser aquecido). Logo |Q1|=|Q2| W.

Como W/|Q1|=T2/T1=>|Q1|/W=T1/T2=1 |Q2|/W=> (T1-T2)P/T2=|Q2|/t.

No equilíbrio o fluxo que entra(|Q2|/t) é o mesmo que sai (pelas paredes).

(T1-T2)P/T2=k(T2-T1).

Eu poderia continuar mas está muito diferente das resoluções dos cursinhos. Na deles é considerado que W |Q1|=|Q2| e que T2>T1. Mas como pode ser T2>T1 se o enunciado diz que o reservatório quente é o externo? Ainda de acordo com minha literatura, isso é um refrigerador e não uma máquina térmica.  Estou correto? Obrigado!

Resposta 2 – Máquinas térmicas podem ser motores, refrigeradores e bombas de calor. Neste caso trata-se de uma bomba de calor.

Questionamento 3 – Bom dia!  Me deparei com uma questão intrigante:

Vamos considerar uma caminhonete com um espaço traseiro para carregar caixas. Se ele transportar uma caixa de um ponto A até outro ponto B da estrada (a caminhonete se move do ponto A até o B), quem realizará trabalho sobre a caixa? Considero que apenas a força de atrito atue na horizontal e que a caminhonete parte do repouso. Obrigado!

Resposta 3 – Este é um caso em que a força de atrito estático entre o assoalho da caminhonete e a caixa realiza um trabalho motor na caixa, explicando que a caixa ganhe energia cinética no sistema de referência da estrada.

Questionamento 4 – Professor, obrigado pela resposta!

Tenho uma outra dúvida: Pelo básico que conheço, trabalho é o produto escalar da força pelo deslocamento do ponto de aplicação da força. Mas esse deslocamento seria em qual referencial? Se eu ver uma pessoa se segurando numa parede e eu andar em relação a ela, vai parecer que o ponto de aplicação se move, mas pelo intuito não ocorreria trabalho. Obrigado!

Resposta 4 – Trabalho, energia cinética e potencial  são grandezas relativas, isto é, dependem do referencial. Olha as postagens seguintes;

Energia cinética depende do sistema de referência?

Energia Cinética em referenciais diferentes

Outra vez a energia cinética e o referencial

Questionamento 5 – Olá! Numa questão do ITA, uma esfera sólida sofre expansão por receber energia sob a forma de calor. A variação de energia interna deste sólido poderia ser calculada através da fórmula deltaU=m.Cv.deltaT, onde m é a massa, Cv é o calor específico a volume constante e delta T a variação de temperatura? Essa foi a maneira dos cursinhos resolverem, porém só vi algo semelhante quando se tratava de um gás ideal. Obrigado! Acho que não precisa ver, mas a questão é a 22: http://www.vestibular.ita.br/provas/fisica_2014.pdf

Resposta 5 – Durante o aquecimento a esfera realiza trabalho pois seu volume aumenta. Portanto a variação da energia interna é menor do que m.Cv.deltaT .

Questionamento 6 – Boa tarde! Em demonstrações vi que a pressão no ponto 1 é igual a do ponto 3, e a pressão no ponto 2 é igual a do 4. Não deveria ter aumentado devido dgh? Obrigado! https://i11.servimg.com/u/f11/19/76/49/94/pitot10.png

Resposta 6 – A densidade do fluido externo é desprezível para produzir diferenças de pressão estáticas. A densidade do ar é cerca de três ordens de grandeza  inferior a dos líquidos.

Questionamento 7 – Bom dia! Vamos supor o seguinte: Tenho um objeto em forma de paralelepípedo reto. Ele está parcialmente imerso num líquido que flutua misteriosamente, conforme imagem. Ele, neste caso, não sofrerá empuxo, certo? Eu penso que existirá força do líquido no sentido para baixo, pois na parte inferior do objeto não há líquido para exercer uma força para cima. Estou correto? Obrigado! Imagem: https://servimg.com/view/19764994/5

Resposta 7 – Está correto!

“Docendo discimus.” (Sêneca)