Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 31
Um arranjo cilindro-pistão mostrado na Figura P4.31, inicialmente contém ar a e . O conjunto transfere calor para o meio ambiente a até atingir o equilíbrio térmico.
a. O pistão está encostado nos batentes no estado final? Qual é a pressão final no cilindro?
b. Qual o trabalho específico realizado pelo ar durante o processo?
Passo 1
Vamos lá, pessoal! O enunciado nos dá no estado 1,
E no estado 2,
Em todos os estados o ar se comporta como um gás ideal.
Na letra a) ele quer saber se o pistão está encostado nos batentes no estado 2, se isso acontecer e a pressão vai ser menor que a pressão de levantamento . Então vamos calcular a pressão . Da lei dos gases, temos:
Que é menor que . Assim, podemos dizer que o pistão está encostado nos batentes no estado 2.
Passo 2
Para calcular o trabalho específico durante o processo, nós temos que perceber que o trabalho está sendo realizado quando o pistão está em movimento e a pressão externa . Assim,
Mas nós sabemos que o volume . E que usando a equação dos gases, nós podemos escrever
Dessa forma, o trabalho específico é dado por:
Substituindo os valores,