Um conjunto cilindro-pistão contém ar, inicialmente a 2 bar, 200 K, e 1 litro de volume, passa por um processo a um estado final em que a pressão é de 8 bar e o volume é de 2 litros. Durante o processo, a relação pressão-volume é linear. Admitindo comportamento de gás ideal para o ar, determine o trabalho e a transferência de calor, ambos em kJ.

É dado que:

Já que a relação pressão-volume é linear, sabemos que segue a regra

Onde é a inclinação e é a interceptação. Resolvendo para

Resolvendo para

Então a relação é dada por

Para achar o trabalho, usamos a fórmula para compressão/expansão

Para a transferência de calor, usamos o balanço de energia

Para achar a mudança na energia interna, devemos achar a massa e a temperatura em cada estado. Fazemos isso usando a lei do gás ideal

Da tabela de propriedades críticas de elementos selecionados temos a massa molar do ar

Usando a lei de gás ideal para resolver para a massa com valores do estado 1

Usando a lei de gás ideal para resolver para a temperatura com valores do estado 2

Da tabela de propriedades do ar

A mudança na energia interna

Coletando os resultados e substituindo na equação de balanço de energia