Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 5
Calcule o trabalho total, em Btu, para o processo 1-3 mostrado na figura.
Passo 1
Para determinar o trabalho total realizado no processo ilustrado pela figura, devemos dividir o processo em duas etapas: O processo 1-2 e o processo 2-3.
Passo 2
Para calcular o trabalho de fronteira da etapa 1-2 do processo, vamos relembrar a definição de trabalho de fronteira:
Devemos lembrar, então, que o significado de uma integral é a área embaixo de uma curva.
Portanto, podemos definir o trabalho de fronteira do processo 1-2 como a área sombreada na figura abaixo:
É possível notar que a figura geométrica obtida é um trapézio. Demos lembrar, então, a fórmula da área de um trapézio:
Ao comparar com a nossa figura, podemos notar que a base maior do trapézio se trata da pressão de 300 psia, enquanto a base menor trata-se da pressão de 15 psia e a altura é a variação de volume entre os estados 1 e 2. Assim:
Passo 3
A etapa 2-3, por outro lado, trata-se de um processo isobárico (a pressão constante), que pode ser calculado da seguinte forma:
Resposta
Para calcular o trabalho total, basta somar os trabalhos encontrados nas duas etapas:
Para converter para Btu, basta lembrar que 1 Btu vale :
O sinal negativo indica apenas que trabalho foi realizado sobre o sistema.