Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 113

Um arranjo pistão-cilindro sem atrito e vertical contém um gás a pressão absoluta de 180 kPa. A pressão atmosférica externa é de 100 kPa, e a área do pistão é de 25 c. Determine a massa do pistão.

Passo 1

Temos que pressão é dada por

daí,

Como o arranjo pistão-cilindro está na vertical e não possui atrito, a componente vertical que resta é a força peso.

Segue abaixo um diagrama que pode exemplificar o que está acontecendo

Passo 2

Temos que o gás exerce uma força sob o pistão empurrando-o para cima e, a atmosfera realiza uma força empurrando o pistão pra baixo. Vamos admitir que o sistema está em equilíbrio, daí, utilizando a expressão , temos

A subtração das pressões se dá por conta que a pressão do gás é maior que a pressão atmosférica.

Passo 3

Assim, da expressão anterior, vamos ter

Resposta

Temos que a massa do pistão será de 20,40 kg.

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