Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 23

Um arranjo pistão-cilindro sem atrito contém 0,25 kg de gás nitrogênio, inicialmente a 130 kPa e 180 °C. O nitrogênio é então expandido isotermicamente até uma pressão de 80 kPa. Determine o trabalho de fronteira durante esse processo.

Passo 1

Para determinar o trabalho realizado na expansão isotérmica de nitrogênio, devemos considerar o nitrogênio como um gás ideal e encontrar o valor da constante do gás (R) do nitrogênio na Tabela A-2a (página 909).

Ao consultar a tabela, podemos observar que o valor de R para o nitrogênio é de 0,2968 kJ/kgK.

Organizando os dados para esse problema, temos:

m   = 0 , 2 5   k g P   1 =   13 0   k P a T   1 = T   2 = 180 ° C = 453   K P   2 =   80   k P a R =   0,2968     k J / k g K

Passo 2

Para calcular o trabalho de fronteira, devemos antes calcular os volumes ocupados pelo ar nos estados 1 e 2.

Primeiro, devemos calcular o volume de ar a partir da temperatura e pressão no primeiro estado, respectivamente 453 K e 130 kPa:

V 1   =   m R T 1 P 1 = ( 0,25   k g ) (   0,2968     k J / k g K ) (   453   K ) ( 13 0   k P a ) = 0,25 9  m³

Agora, calculamos o volume de ar a partir da temperatura e pressão no segundo estado, 453 K e 80 kPa:

V 2   =   m R T 2 P 2 = ( 0,25   k g ) (   0,2968     k J / k g K ) ( 453   k ) ( 8 0   k P a ) = 0,420  m³

Resposta

Agora podemos calcular o trabalho realizado no processo. A equação para calcular o trabalho de um processo isotérmico é dada por:

W f =   P 1 V 1 ln ⁡ V 2 V 1

Substituindo os valores das variáveis:

W f =   P 1 V 1 ln ⁡ V 2 V 1 = 13 0   k P a 0,259 m³ l n 0,420  m³ 0,259 m³ =   16,28   k J  

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Calcule o trabalho total, em Btu, para o processo 1-3 mostrado na figura.
Um arranjo pistão-cilindro com mola contém 1,5 k g de água, inicialmente a 1 M P a e título de 30%. Esse dispositivo é então resfriado até o estado de líquido saturado a 100 ° C . Calcule o trabalho t
Um tanque rígido de 0,5 m³ contém gás nitrogênio a 600 kPa e 300 K. O gás é então comprimido de maneira isotérmica para um volume de 0,1 m³. O trabalho realizado durante esse processo de compressão é7
Um tanque rígido de 3 m³ contém gás nitrogênio a 500 kPa e 300 K. Calor é então transferido para o nitrogênio no tanque, e a pressão do gás sobe para 800 kPa. O trabalho realizado durante esse process
Um balão esférico contém 7 lbm de ar a 30 psia e 600 R. O material do balão é tal que a pressão interna é sempre proporcional ao quadrado do diâmetro. Determine o trabalho realizado quando o volume do