Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 137
Um arranjo pistão-cilindro vertical contém inicialmente de ar a . A massa do pistão é tal que ele mantém uma pressão interna constante de . Uma válvula que está conectada ao cilindro é então aberta, e o ar escapa até que o volume dentro do cilindro diminua pela metade. Ocorre uma transferência de calor durante o processo, para que a temperatura do ar do cilindro permaneça constante. Determine (a) a quantidade de ar que restou no cilindro e (b) o calor trocado.
Passo 1
Hey hey, vamo lá! Um cilindro vertical contém inicialmente ar à temperatura ambiente. Agora uma válvula é aberta, e o ar pode escapar a pressão e temperatura constantes até que o volume do cilindro desça pela metade. A quantidade de ar que deixou o cilindro e a quantidade de transferência de calor devem ser determinadas.
Passo 2
(a) Nós tomamos o tanque como o sistema, que é um volume de controle desde que a massa atravessa o limite. Observando que as energias microscópicas de fluidos fluidos fluidos fluidos e não fluidos são representadas pela entalpia h e energia interna u, respectivamente, os balanços de massa e energia para este sistema de fluxo uniforme podem ser expressos como:Equilibrio de massa:
Equilibrio de energia:
As massas de ar inicial e final no tanque são
Portanto do equilibrio de massa:
Passo 3
(b) Este é um processo de pressão constante, e portanto a e a podem ser combinados em !
Observando que a temperatura do ar permanece constante durante este processo, temos o,
Também,
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