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
b) as propriedades da Tabela A.8.
b) as propriedades da Tabela A.8.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica! A gente tem um vaso rígido com 2 kg de nitrogênio a 100 kPa e 1200 K, que é aquecido até 1400 K. Precisamos encontrar a quantidade de calor transferido nesse processo usando as propriedades da Tabela A.8. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre as leis da termodinâmica e como usar tabelas de propriedades para gases.
Passo 2
Primeiro, como o vaso é rígido, o volume não muda durante o aquecimento. Isso significa que o trabalho realizado pelo gás é zero, já que trabalho em termodinâmica para processos de volume constante é $ W = P \Delta V = 0 $.
Passo 3
Agora, aplicamos a primeira lei da termodinâmica, que é $ \Delta U = Q - W $. Como $ W = 0 $, a variação da energia interna $ \Delta U $ é igual à quantidade de calor $ Q $ transferido.
Passo 4
Precisamos agora calcular a variação da energia interna. Para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura e pode ser calculada usando $ \Delta U = m \cdot c_v \cdot \Delta T $, onde $ m $ é a massa, $ c_v $ é a capacidade calorífica a volume constante, e $ \Delta T $ é a variação de temperatura.
Passo 5
Vamos usar a Tabela A.8 para encontrar o valor de $ c_v $ para o nitrogênio. Supondo que a Tabela A.8 fornece $ c_v = 0,743 , kJ/kg·K $ para o nitrogênio.
Passo 6
Calculando a variação de temperatura:
Passo 7
Agora, substituímos na fórmula da variação da energia interna:
Resposta
A transferência de calor no processo é de 298,4 kJ.