Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 62
Um reservatório de contém nitrogênio a e . Permite-se que parte do nitrogênio escape até que a pressão no reservatório caia para . Se a temperatura nesse momento for , determine a quantidade de nitrogênio que escapou.
Passo 1
A questão quer saber a massa de nitrogênio que escapou do reservatório. Essa massa de nitrogênio é igual à massa de nitrogênio que tinha no reservatório antes que o gás escapasse menos a massa de nitrogênio que restor dentro do reservatório.
Como o nitrogênio pode ser considerado um gás perfeito, podemos calcular as massas e a partir da equação de gases perfeitos (equação do livro). e não estão expostos nessa fórmula, mas no próximo passo essas massas aparecerão nas equações.
é o volume específico do nitrogênio no reservatório antes do nitrogênio escapar. é o volume específico do nitrogênio no reservatório depois do nitrogênio escapar. é a pressão do nitrogênio no reservatório antes do nitrogênio escapar. é a pressão do nitrogênio no reservatório depois do nitrogênio escapar. é a temperatura do nitrogênio no reservatório antes do nitrogênio escapar. é a temperatura do nitrogênio no reservatório depois do nitrogênio escapar. é a constante de gás do nitrogênio.
Passo 2
A constante de gás do nitrogênio está presente na tabela do livro (no apêndice).
Os volumes específicos podem ser calculados como a divisão entre o volume do reservatório dividido pela massa de nitrogênio presente no tanque.
Podemos substituir essas fórmulas de volume específico nas equações de gás perfeito e encontrar fórmulas para e .
Passo 3
Substituindo essas fórmulas na fórmula de , encontramos:
Para usar essa fórmula, precisamos converter as unidades das temperaturas de garu Celsius para kelvin .
Passo 4
Enfim podemos iniciar as contas!