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
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:
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_p $) do nitrogênio é aproximadamente $ 1.04, kJ/kg·K $.
Passo 5
Com todos os valores em mãos, vamos substituir na fórmula:
Passo 6
Fazendo as contas:
Resposta
A transferência de calor no processo é de 416 kJ.