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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Brunetti - Mecânica dos Fluidos - Ed: 2º - Capítulo 12.Exercício - Ex. 1

Uma massa de 8 kg de oxigênio sofre uma transformação de um estado (1) ( p 1 = 1,3   b a r   a b s   e T 1 = 10 º C ) para um estado (2) ( p 2 = 5   b a r   a b s e T 2 = 95 º C ) . Sabendo que para o oxigênio k = 1,393 e c p = 921,6   J , determinar:

  1. A constante R da equação de estados;
  2. O calor específico a volume constante
  3. A variação da energia interna
  4. A variação da entalpia;
  5. A massa específica final.

Passo 1

Podemos calcular a constante dos gases pela equação:

c p = k R k - 1

Isolando o R

R = c p k - 1 k

Aplicando os valores:

R = 921,6 ⋅ 1,393 - 1 1,393

R = 260,1 J k g ⋅ K

Passo 2

A constante k é dada por:

k = c p c v

Isolando c v

c v = c p k

Aplicando os valores:

c v = 921,6 1,393

c v = 661,59 J k g K

Passo 3

A variação de energia interna é dada pela equação:

Δ I = m c v Δ T

Aplicando os valores:

Δ I = 8 ⋅ 661,59 ⋅ 95 - 10

Δ I = 449881,2   J

Δ I ≈ 450   k J

Passo 4

A variação da entalpia é dada pela equação:

Δ H = m c p Δ T

Δ H = 8 ⋅ 260,1 ⋅ 95 - 10

Δ H = 176868   J

Δ H ≈ 177   k J

Passo 5

Podemos usar a equação de estado para calcular a massa específica:

p ρ = R T

Isolando a massa específica:

ρ = p R T

Aplicando os valores para o estado (2):

ρ = 5 ⋅ 10 5   P a 260,1 J k g ⋅ K ⋅ ( 95 + 273 )   K

ρ = 5,22 k g m 3

Resposta

R = 260,1 J k g ⋅ K

c v = 661,59 J k g K

Δ I = 450   k J

Δ H = 177   k J

ρ = 5,22 k g m 3

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