Um arranjo cilindro-pistão mostrado na Figura P4.31, inicialmente contém ar a 150k P a e 400° C . O conjunto transfere calor para o meio ambiente a 20° C 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?

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,

Resposta

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Considere uma massa passando por um processo politrópico onde a pressão é diretamente proporcional ao volume ( n = - 1 ). O processo começa com P = 0 , V = 0 e termina com P = 600 k P a e V = 0,01m 3

Determine o trabalho específico no Problema 3.27.

A pressão no ar contido num conjunto cilindro-pistão mola, semelhante ao mostrado na figura P3.60, é linear com o volume e é dada por P = A + B V . No estado inicial, P = 150k P a e V = 1 l , e no est

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Um conjunto cilindro-pistão contém 0,5k g de ar a 5 00k P a e 500K . O ar expande em um processo tal que a pressão decresce linearmente com o volume até um estado final de 100k P a e 300K . Determine