Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 67
Considere um arranjo pistão-cilindro que contém gás nitrogênio como o sistema, que inicialmente está a 1 e 427 . Esse sistema passa por um processo isobárico até que sua temperatura seja de 27 . Determine a pressão final e a transferência de calor, em associada a esse processo.
Passo 1
Para resolver o problema, devemos realizar um balanço de energia por unidade de massa neste sistema:
O lado esquerdo da equação representa a quantidade líquida de energia transferida na forma de trabalho e calor. Já o lado direito representa a variação de energia no sistema na forma de energia potencial, energia cinética ou energia interna.
Reescrevendo a equação, temos:
Como o problema não informa nada sobre uma diferença nas energias cinética e potencial dos estados inicial e final do sistema, temos que .
Além disso, o problema trata-se de um resfriamento, logo, .
Por último, há apenas trabalho de fronteira saindo do sistema, ou seja .
Sendo assim, nosso balanço se torna:
Como o processo é isobárico, podemos calcular o trabalho da seguinte forma:
Podemos reorganizar o lado direito da equação:
Devemos lembrar que a entalpia pode ser definida como:
Substituindo no balanço:
Agora podemos substituir a entalpia pela sua relação com o calor específico a pressão constante:
Para calcular o valor iremos na Tabela A-2b (página 910) buscar o valor de na temperatura média:
Basta agora que se substitua as variáveis na seguinte relação:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)