Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 77
Um arranjo pistão-cilindro inicialmente contém 1,5 kg de nitrogênio a 100 kPa e 17 °C. O nitrogênio é então comprimido lentamente, em um processo politrópico para qual PV1,3 = constante, até que seja reduzido à metade. Determine o trabalho realizado e o calor transferido nesse processo.
Passo 1
Primeiro, assume-se que o cilindro é estacionário e a energia potencial tende a zero, o nitrogênio é um gás ideal com calores específicos constantes. Assim as propriedades do nitrogênio são:
- R = 0,298 kPa.m³/kg.K (Tabela A-1)
- cv = 0,744 kJ/kg.K, na temperatura média de 350 K (Tabela A-2b)
A equação de balanço de energia é dada por:
O trabalho é realizado sobre o sistema, logo tem sinal negativo, e o calor sai do sistema para o ambiente e tem sinal negativo, assim:
Passo 2
O trabalho em um processo politrópico para n > 1é dado por:
Como , a temperatura em 2 é dado por
Assim o trabalho de compressão é dado por:
Passo 3
Para obter o valor do calor liberado pelo o sistema, faz –se