Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 109
109- O espaço localizado acima do nível d’água num tanque fechado contém nitrogênio a e . O tanque apresenta volume total de e contém de água a . Uma quantidade adicional de de água é então lentamente forçada para dentro do tanque. Admitindo que a temperatura permaneça constante no processo, calcule a pressão final no nitrogênio e o trabalho realizado sobre o mesmo durante o processo.
Passo 1
Olá meus consagrados! Como vão? Espero que bem, vamos para mais uma questão desse belo livro
Não sei se deu para entender pelo enunciado, mas inicialmente o tanque tem nitrogênio e água dentro do volume de . Então pegando esse estado inicial temos um volume para a água de:
Pela tabela vemos um volume específico de
Portanto o volume ocupado pela água será de:
E o volume do nitrogênio será de:
Lembrando que esses volumes são no estado inicial
Passo 2
Depois são adicionados de água no mesmo estado, o que faz o volume dobrar então o volume da água no estado final será de:
E o volume final do nitrogênio será de:
Como o processo acontece sobre temperatura constante e a pressão do nitrogênio no estado inicial é de então:
Uma vez que o nitrogênio pode ser considerado um gás ideal, então
Isso responde a primeira pergunta da questão
Passo 3
A segunda questão quer o trabalho realizado pelo nitrogênio sobre o mesmo durante esse processo e para calcular o trabalho em um processo isotérmico nós teremos que fazer:
Fazendo essa integral temos:
Com , já que é mais chato calcular e ver o na tabela mesmo hahaha então:
Aplicando os valores teremos:
Como era de se esperar o trabalho é negativo, já que estamos calculando o trabalho do nitrogênio cujo volume diminuiu no tanque
Deboinhas vamos para as próximas