Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 81
Ar está contido em um cilindro equipado com um arranjo pistão-cilindro. O pistão inicialmente repousa sobre um conjunto de batentes, e uma pressão de 300 kPa é necessária para mover o pistão. Inicialmente, o ar está a 100 kPa e 27 °C, ocupando um volume de 0,4 m³. Determine a quantidade de calor transferido para o ar, em kJ, quando se aumenta a temperatura para 1200 K. Considere que o ar tem calores específicos constantes avaliados a 300 K.
Passo 1
Assume-se que o ar é gás ideal e as energias cinética e potencial podem ser consideradas iguais a zero. As propriedades do ar são:
- R = 0,287 kJ/kg.K
- cv = 0,718 kJ/kg.K
Passo 2
De 100 kPa até 300 kPa, o volume permanece constante e assim tem-se que:
A massa de ar pode ser obtida pela equação dos gases ideais:
No processo entre 900 K e 1200 K, tem-se uma expansão volumétrica. Assim, o trabalho de expansão é dado por:
Passo 3
A equação de balanço de energia é dada por: