Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 111
Um conjunto cilindro-pistão contém de propano a e pressão igual a . A área da seção transversal do cilindro é igual a e o carregamento no pistão é tal que a pressão interna é proporcional ao quadrado do volume da câmara. Transfere-se calor para o propano até que a temperatura atinja . Determine a pressão interna final, o trabalho realizado pelo propano e a transferência de calor neste processo.
Passo 1
Fala pessoal, beleza?
Galra temos um processo de expansão e temos que determinar a pressão final, o trabalho e o calor transferido.
Galera para termos um bom começo é muito bom dar uma olhada na relação de que a pressão é proporcional ao quadrado do volume, isso significa o seguinte:
O nosso expoente politrópico é , sabendo que temos o nosso expoente podemos utilizar a relações de dos processos politrópicos.
Vamos começar calculando a pressão final.
Passo 2
Pessoal para o cálculo da pressão final, temos a seguinte relação:
Isolando :
Antes de substituirmos os valores temos que converter a temperatura de Celsius para Kelvin:
Substituindo valores na fica:
Passo 3
Para o cálculo do trabalho como a fórmula fica a seguinte:
Perceba que para o cálculo do trabalho precisamos do volume de cada estado, na verdade, podemos contornar essa situação assumindo que o ar é um gás ideal, logo, podemos aplicar a fórmula do gás ideal, vem comigo:
Note que temos na fórmula do gás ideal, substituindo na fórmula do trabalho, fica:
Olhando na tabela temos o nosso e substituindo valores:
Passo 4
Galera para o cálculo do calor transferido temos a equação da energia:
Utilizando o método em que o calor é calculado pelo coeficiente de transferência de calor específico, temos a seguinte aproximação:
Olhando na tabela temos que e substituindo valores:
É isso galra, valeu.