Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 130
Conforme ilustrado na Fig. P3.132, 5 g de ar estão contidos em um conjunto cilindro-pistão, cujo pistão repousa sobre um conjunto de esbarros. O ar, inicialmente a 3 bar e 600 K é lentamente resfriado até que o pistão começa a se mover para baixo no cilindro. O ar se comporta como um gás ideal, g = 9,81 m/s2 e o atrito é desprezível. Esboce o processo do ar em um diagrama p–V indicando os estados finais da temperatura e da pressão. Determine também a transferência de calor, em kJ, entre o ar e sua vizinhança.
Passo 1
Ooopa, beleza?
Vamos lá pra mais uma questão bem interessante de termodinâmica!
Passo 2
É dado que:
- Massa do ar:
- Pressão inicial:
- Temperatura inicial:
- Área do pistão:
- Massa do pistão:
- Pressão atmosférica:
Passo 3
Esboçando o processo em um diagrama
Passo 4
Achando o volume no inicio usando a equação de gás ideal
Constante dos gases e constante universal dos gases
Das tabelas de propriedades críticas de elementos selecionados:
- Massa molar do ar:
- Para
- Para
Calculando o volume com os valores do estado 1
Passo 5
A pressão no estado final é
Calculando a temperatura do ar no estado final
Passo 6
Escrevendo o balanço de energia
Aqui, o trabalho é zero já que o volume não muda, e os efeitos de energia potencial e cinética são negligenciados.
Da Tabela “Propriedades do Ar como Gás Ideal”
Substituindo no balanço de energia
O sinal negativo indica que o calor é transferido a partir do sistema.