Em um reator fechado (ou seja, com volume constante) são gerados 10 mol de
, inicialmente a uma temperatura inicial de
e pressão de 35 atm. Este gas é então aquecido, de forma reversível, até uma temperatura de
. Calcular w
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um reator fechado onde temos 10 mol de oxigênio (
) a uma temperatura inicial de
e pressão de 35 atm. Esse gás é aquecido de forma reversível até
. Nosso objetivo é calcular o trabalho realizado (
) nesse processo. Vamos precisar usar conceitos de Termodinâmica, especialmente da primeira lei e das propriedades dos gases ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas equações de gás perfeito usamos a escala Kelvin.
Passo 3
Como o volume é constante (reator fechado), o processo é chamado de processo isotérmico. Em processos isotérmicos para gases ideais, o trabalho realizado é dado por:
Mas como o volume não muda (
), isso sugere que o trabalho realizado é zero. Porém, precisamos verificar se a pressão se mantém constante ou varia durante o aquecimento.
Passo 4
Para verificar isso, vamos usar a equação dos gases ideais:
Onde:
-
é a pressão -
é o volume -
é o número de mols -
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura
Como o volume é constante, podemos relacionar as pressões e temperaturas iniciais e finais:
Passo 5
Vamos encontrar a pressão final
:
Passo 6
Agora, o trabalho realizado
é:
Mas, como o volume é constante,
, então:
Convertendo para unidades mais usuais, como Joules, sabendo que
:
Resposta
O trabalho realizado (
) durante o aquecimento do gás no reator fechado é zero joules.
Exercícios relacionados
Uma amostra de dióxido de carbono com massa igual a
a
é expandida reversivelmente e adiabaticamente de 500 mL para 3 L . Calcular dH
Trabalhe termodinamicamente com as reações (1)
e (2)
para a obtenção do valor de
para a reação
.
Em um reator fechado (ou seja, com volume constante) são gerados 10 mol de
, inicialmente a uma temperatura inicial de
e pressão de 35 atm. Este gas é então aquecido, de forma reversível, até uma temperatura de
. Calcular q
(a) O vínculo horizontal
tem 6,4 mm de espessura, uma largura
e é feito de um aço que tem um limite de resistência à tração de 450 MPa . Qual o coeficiente de segurança, se a estrutura mostrada for projetada para suportar uma carga
?