Um vaso rígido contém 2 kg de nitrogênio a 100 kPa e 1200 K , e é aquecido até 1400 K. Determine a transferência de calor no processo utilizando
a) calor específico da Tabela A.5; e

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um vaso rígido que contém 2 kg de nitrogênio a uma pressão de 100 kPa e temperatura de 1200 K. Esse vaso é aquecido até chegar a 1400 K. Nosso objetivo aqui é descobrir quanta energia em forma de calor foi transferida nesse processo. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente o cálculo de transferência de calor utilizando o calor específico do gás. Vamos precisar da fórmula do calor transferido e dos valores do calor específico do nitrogênio que estão na Tabela A.5.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar da fórmula que relaciona a quantidade de calor $ Q $ transferida para um gás quando há uma mudança de temperatura. A fórmula é:
Q
Onde:
  • $ Q $ é o calor transferido,
  • $ m $ é a massa do gás,
  • $ c $ é o calor específico do gás,
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura.

Passo 3

Vamos identificar cada um desses valores no nosso problema:
  • Massa ($ m $): 2 kg
  • Temperatura inicial ($ T_i $): 1200 K
  • Temperatura final ($ T_f $): 1400 K
  • Variação de temperatura ($ \Delta T $): $ T_f - T_i = 1400, K - 1200, K = 200, K $

Passo 4

Agora, precisamos do **calor específico ($ c c êáíã c_p $) do nitrogênio é aproximadamente $ 1.04, kJ/kg·K $.

Passo 5

Com todos os valores em mãos, vamos substituir na fórmula:
Q = m cdot c cdot De

Passo 6

Fazendo as contas:
Q = 2 times 1.04 times 200 = 416, kJ

Resposta

A transferência de calor no processo é de 416 kJ.

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