Exercícios Resolvidos de Entalpia, Energia Interna e Calores Específicos de Gases Perfeitos
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Um cilindro-pistão isolado termicamente contendo de ar sofre um trabalho de compressão de . Considerando o calor específico do ar constante, calcule a variação da temperatura do ar com esse processo. Utilize a tabela abaixo.
Passo 1
Tudo joinha, pessoas? Vamos direto ao ponto e descobrir como usar o calor específico de um gás perfeito pra calcular a variação de temperatura do gás?
Esse exercício quer saber quanto vale a variação de temperatura do ar , quando ele é comprimido! A figura abaixo mostra os dados que temos pra calcular .
é a energia interna do ar antes de ser comprimido e é a energia interna do ar depois de ser comprimido. é o trabalho de compressão. Ele é negativo, porque o ar está recebendo energia com a compressão. é o calor trocado entre o ar e o ambiente. vale zero, porque o conjunto cilindro pistão é isolado termicamente. Aplicando a primeira lei no ar, encontramos:
Usando essa equação, somos capazes de achar a variação de energia interna . Conhecer quanto vale é fundamental pra achar . A equação de gases ideais abaixo mostra a relação entre e pra gases com calor específico constante.
onde é o calor específico a volume constante do ar que vale .
Com todas essas informações em mãos, estamos aptos a achar no próximo passo.
Passo 2
O primeiro passo pra achar é achar , reorganizando a primeira lei da termodinâmica.
Substituindo o valor de , na fórmula de :
Que ótimo! Já achamos o resultado que o enunciado pediu!