Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 87
87- Um recipiente rígido, com volume interno de , contém ar a e . O ar é então aquecido até transferindo-se calor do condensador de uma bomba de calor que utiliza um reservatório térmico a como fonte fria.
Observe que o coeficiente de eficácia não é constante neste caso e por isto utilize a relação para determinar o trabalho consumido na bomba . Integra para determinar o trabalho necessário para acionar a bomba de calor neste processo de aquecimento. Admita que o calor específico do ar é constante e igual aquele a .
Passo 1
Eae pessoal vamos para mais uma questão completinha de máquinas!
Inicialmente o ar (que é um gás ideal) está no repositório de com e , perfeito para calcularmos a massa com:
Sabendo que para o ar (informação da tabela ) então:
Passo 2
Agora vamos para as coisas de uma bomba de calor sabendo que seu rendimento é de:
Ou seja:
Aproximando para uma máquina de Carnot teríamos:
E como esse coeficiente não é uma constante então teremos que usar-la mais para frente
Passo 3
Supondo também que todo calor é transformado em trabalho então teremos:
Então a parcela de trabalho será de:
Então:
Onde a temperatura fria é fixa em (usaremos ela em breve) a temperatura quente que não é fixa, portanto:
Fazendo essa integral teremos:
Passo 4
Onde varia de até enquanto no processo, portanto a integral nos daria um resultado como:
Pois é como se fizéssemos a integral de:
Substituindo os valores que conhecemos e sabendo que da tabela temos:
Questão BRABA! Além de supor coisas teríamos que saber essa da derivada onde um valor não é fixo