Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 138
Um balão contém inicialmente de gás hélio nas condições atmosféricas de e . O balão está conectado por uma válvula a um grande reservatório que fornece gás hélio a e . A válvula é então aberta, e o hélio entra no balão até que o equilíbrio de pressão com o hélio da linha de alimentação seja atingido. O material do balão é tal que seu volume aumenta linearmente com a pressão. Considerando que não ocorre qualquer transferência de calor durante esse processo, determine a temperatura final no balão.
Passo 1
Hey hey, vamo lá! Um balão é inicialmente preenchido com gás hélio em condições atmosféricas. O tanque é conectado a uma linha de alimentação, e o hélio é permitido entrar no balão até a pressão subir de para . A temperatura final no balão deve ser determinada.
Passo 2
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
Observando que varia linearmente com , o trabalho de contorno realizado durante este processo é
Usando aquecedores específicos, a relação de balanço energético reduz para,
Substituindo,
Isso nos dá
