Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 135
135- Um pequeno balão, esférico e construído com material elástico, contém de amônia a e .
Admita que a pressão interna neste balão é proporcional ao seu volume. O balão é deixado ao sol e passa a absorver de radiação solar e a transferir para o ambiente (solo e ar atmosférico).
Após um certo tempo, a temperatura e a pressão na amônia passam a ser iguais a e .
Calcule o tempo necessário para que esse processo ocorra.
Determine, também, o trabalho realizado e a transferência de calor neste processo.
Passo 1
Goste de balões, eles são legais e divertidos
Antes de entrar nas paradas de energia e coisas do tipo, vamos coletar as propriedades da amônia (nem sabia que dava para ter balão com amônia hahah) no estado inicial.
Seu estado inicial é:
Pela tabela teremos amônia saturada (na tabela falta dados, o que nos diz que o líquido se comporta igual ao líquido saturado de mesma temperatura):
De posso dessas informações meus alunos nós podemos dizer que:
Passo 2
Aí passasse o tempo, pitchuplá pitchuplay e o estado final do balão fica:
E aí podemos bizoiar na tabela e ver que as propriedades ficam:
O que nos dá uma energia interna de:
Passo 3
De posse dessas informações podemos começar a responder as questões, chega na maciota e vamos com tranquilidade em cada tópico
Vamos começar com o trabalho feito, sabendo que a pressão cresce de forma linear nós temos que o trabalho obedece
Passo 4
Continuando com a calma e a tranquilidade, vamos dar prosseguimento. Vamos a transferência de calor no processo, que será dado pelo seguinte modelo de energia:
Já que nenhuma amônia é retirada e nem colocada no conjunto, então:
Passo 5
Agora peço atenção redobrada no tempo para o processo entre o estado 1 e o 2 acontecer.
Pois a potência que o balão absorve é de e o que ele rejeita é de (potência calorífica), nos dando uma potência no balão de , concomitante a isso (palavra bonita né) o balão recebe um calor de , e a potência é relacionado com o calor em:
Então o tempo será de:
E assim com a paciência de um Buda e observando balões resolvemos mais uma questão! Te vejo na próxima questão, te aguardo lá!