Um reservatório rígido contém
de
a
com volume específico de 0,01
. Todo o sistema é aquecido até a temperatura ambiente de
.
Calcule o trabalho e o calor no processo.
Calcule o trabalho e o calor no processo.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um reservatório rígido que contém 0,5 kg de um gás a uma temperatura inicial de
e um volume específico de
. Esse sistema é aquecido até a temperatura ambiente de
. Precisamos calcular o trabalho realizado e o calor trocado nesse processo.
Para resolver isso, vamos precisar aplicar conceitos de Termodinâmica, especialmente sobre processos a volume constante. Vamos seguir passo a passo para entender tudo direitinho!
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o volume total do gás no reservatório. O volume específico (
) é o volume por unidade de massa. Então, multiplicando o volume específico pela massa, temos:
Passo 3
Agora, vamos lembrar que o trabalho (
) em um processo termodinâmico é dado por:
Onde
é a pressão e
é a variação do volume. Mas como o reservatório é rígido, o volume não muda (
). Portanto:
Então, o trabalho realizado pelo sistema nesse processo é zero.
Passo 4
Vamos agora calcular o calor (
) trocado. Em um processo a volume constante, o calor trocado está relacionado com a variação da energia interna (
):
A variação da energia interna para um gás ideal é dada por:
Onde:
-
é a massa do gás, -
é a capacidade calorífica a volume constante, -
é a variação de temperatura.
Passo 5
Vamos calcular a variação de temperatura (
):
Passo 6
Para prosseguir, precisaríamos saber o valor da capacidade calorífica a volume constante (
) do gás em questão. Como o enunciado não fornece essa informação, podemos deixar a resposta em termos de
:
Resposta
O trabalho realizado no processo é 0 J e o calor trocado é igual a
joules, onde
é a capacidade calorífica a volume constante do gás.
Exercícios relacionados
Um cilindro pistão contém oxigênio puro a
. O pistão se desloca de tal forma que a temperatura final é 700 K em um processo politrópico com o expoente
. Use o gás ideal como aproximação e o calor específico constante para encontrar a pressão final. Determine o trabalho específico e o calor específico transferido no processo.
Um reservatório rígido contém
de
a
com volume específico de 0,01
. Todo o sistema é aquecido até a temperatura ambiente de
.
Determine o volume do tanque.
Determine o volume do tanque.
Água entra em um tubo de parede delgada de cobre 2,5 cm de diâmetro interno de um trocador de calor a
, com taxa de
, e é aquecida do lado de fora pela condensação do vapor a
. Considerando que o coeficiente médio de transferência de calor seja
, determine 0 comprimento do tubo necessário para aquecer a água até
. (R:
)
Água escoa em regime permanente com uma vazão mássica de
através de um tubo de 40 mm de diâmetro com 4 m de comprimento. A água entra a
e a temperatura do tubo é mantida a
pela condensação de vapor na superfície externa. Determine a temperatura de saída da água e a taxa de transferência de calor para a água. (R:
).