Ar é comprimido em um cilindro de modo que o volume varia de 0.2 a
. A pressão no início do processo é de
. Calcule o trabalho se a pressão for constante. Esboce o processo em um diagrama
.
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um problema de termodinâmica onde o gás Argônio (Ar) é comprimido em um cilindro. O volume do gás diminui de 0,2 m³ para 0,02 m³, e a pressão inicial é de 200 kPa. A tarefa é calcular o trabalho realizado durante esse processo, assumindo que a pressão permanece constante. Além disso, precisamos esboçar esse processo em um diagrama pressão-volume (P-V).
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa “trabalho” em termodinâmica. O trabalho realizado por ou sobre um gás durante uma expansão ou compressão pode ser calculado usando a fórmula:
Onde:
-
é o trabalho, -
é a pressão constante, -
é a variação do volume (volume final menos volume inicial).
Passo 3
Vamos identificar os valores dados na questão:
- Pressão constante,
, - Volume inicial,
, - Volume final,
.
Calculando a variação do volume:
O sinal negativo indica uma compressão, ou seja, o volume está diminuindo.
Passo 4
Agora, vamos calcular o trabalho usando a fórmula mencionada:
O resultado negativo significa que o trabalho está sendo realizado sobre o gás (compressão).
Passo 5
Para esboçar o processo no diagrama P-V, imagine um gráfico onde o eixo vertical representa a pressão § e o eixo horizontal representa o volume (V). Como a pressão é constante durante o processo, a trajetória será uma linha horizontal. Começando em
a
e indo até
, mantendo a mesma pressão.
Resposta
O trabalho realizado durante a compressão é de -36 kJ.
Exercícios relacionados
Para cada grandeza física listada, indique as dimensões usando a massa como a dimensão primária, e dê as unidades SI e Inglesas: (h) Tensão de cisalhamento
Uma aleta triangular de aço
está ligada a uma parede plana mantida a
. A espessura t na base da aleta é 7 mm , e a sua altura é
. O ambiente está a
e o coeficiente de transferência por convecção é
. Calcule o calor liberado pela aleta, por metro de comprimento.
Esquema:
Hipóteses:
BOA SORTE!
Esquema:
Hipóteses:
BOA SORTE!
Expresse os seguintes valores em unidades SI: (a)
A água entra na caldeira de um ciclo de vapor simples a
e sai dela na mesma pressão e
. Ela sai da turbina a
como vapor saturado. Em seguida, sai do condensador como líquido saturado. Determine a eficiência térmica se não há perda de pressão através do condensador e da bomba.