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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 98

Cinco libra-mol de dióxido de carbono (CO2), inicialmente a 320 lbf/in2 (2,2 MPa), 660°R (93,5*C), são comprimidas a pressão constante em um conjunto cilindro-pistão. Para o gás, W =-2000 Btu (22,1 MJ). Determine a temperatura final, em °R.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante de termodinâmica!

Passo 2

É dado que:

  • Pressão inicial: p 1 = 320   l b f / i n 2
  • Temperatura inicial: T 1 = 660 ° R
  • Trabalho: W = - 2000   B t u
  • Massa de C O 2 : m = 5   l b m o l

Passo 3

Da tabela de propriedades críticas de elementos selecionados para dióxido de carbono

  • T c = 548 ° R
  • p c = 72,9   a t m = 1071,63   l b f / i n 2

Passo 4

A temperatura reduzida é

T R 1 = T 1 T c = 660 548 = 1,2043

A pressão reduzida é

p R 1 = p 1 p c = 320 1071,63 = 0,2986

Passo 5

Dos dados de compressibilidade, temos que

v R 1 ' = 4

Sabemos que

v R 1 ' = v - 1 R T c / p c → v - 1 = v R 1 ' R - T c p c = 4 ⋅ 1545 ⋅ 548 1071,63 ⋅ 144

→ v - 1 = 21,946   f t 3 / l b ⋅ m o l

Passo 6

O trabalho feito durante o processo é

W 1 - 2 = ∫ p d V = m p v - 2 - v - 1 → - 200 ⋅ 778 = 5 ⋅ 320 ⋅ 144 v - 2 - 21,946

→ v - 2 = 15,192   f t 3 / l b ⋅ m o l

Passo 7

v R 2 ' = v - 2 R T c / p c = 15,192 1545 ⋅ 548 1071,63 ⋅ 144 = 2,7689

Já que p 1 = p 2 dos dados de compressibilidade

T R 2 = 0,95

Então temos que

T R = T 2 T c → T 2 = 0,95 ⋅ 548 = 520,6 ° R

Resposta

T 2 = 520,6 ° R

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