Determine a pressão do nitrogênio a uma temperatura de 220 K e volume específico
usando (a) a equação do gás ideal, (b) software EES.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir a pressão do nitrogênio quando a temperatura é de 220 K e o volume específico é
. Para isso, vamos usar a equação do gás ideal, que é um conceito da termodinâmica. Vamos precisar das informações que já temos: temperatura (
) e volume específico (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a equação do gás ideal. Ela é dada por:
Onde:
-
é a pressão, -
é o volume, -
é a quantidade de matéria (em mols), -
é a constante dos gases ideais, -
é a temperatura.
Mas, como temos o volume específico (
) em vez do volume total, precisamos adaptar a equação. O volume específico é o volume por unidade de massa (
), então podemos reescrever a equação do gás ideal em termos de volume específico:
Onde
é a densidade, que é o inverso do volume específico (
).
Passo 3
Vamos calcular a densidade (
) usando o volume específico (
) dado:
Passo 4
Agora, precisamos da constante dos gases ideais (
) para o nitrogênio. O valor de
para o nitrogênio (
) é aproximadamente:
Passo 5
Com todos os valores na mão, podemos usar a equação adaptada do gás ideal para encontrar a pressão (
):
Substituindo os valores:
Passo 6
Vamos calcular passo a passo:
Como
, podemos converter:
Passo 7
Agora, para resolver usando o software EES (Engineering Equation Solver), que é uma ferramenta poderosa para resolver equações de engenharia.
Passo 8
No EES, você vai inserir as equações e os valores que já conhecemos:
- Definir
- Definir
- Calcular
- Usar
- Inserir a equação
no EES
Passo 9
Depois de inserir todos os valores e a equação no EES, o software realiza os cálculos automaticamente e fornece o valor da pressão.
Resposta
A pressão do nitrogênio é de aproximadamente
tanto usando a equação do gás ideal quanto o software EES.