Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 125
Deduza uma expressão para a velocidade do som com base na equação de estado de van der Waals . Usando essa relação, determine a velocidade do som no dióxido de carbono a , e compare o resultado com aquele obtido quando se considerou um comportamento de gás ideal. As constantes de van der Waals do dióxido de carbono são .
Passo 1
Como a questão trata do dióxido de carbono vamos precisar de algumas informações sobre o mesmo que podem ser encontradas a partir da tabela e que são
Sua massa molar é dada por
Passo 2
Sendo assim, vamos tomar a equação de Van der Waals descrita no enunciado como
Derivando-a em relação a vamos obter
Devemos nos recordar que , então, a relação da velocidade do som passa a ser
Substituindo em teremos
Usando o valor de descrito no passo anterior vamos ter que o valor das constantes e por unidade de massa terão o seguinte valor
Passo 3
Podemos, agora, determinar o volume específico de fazendo
Sendo assim, conseguiremos determinar o valor de substituindo o valor das constantes encontradas fazendo
No entanto, se tratarmos o como um gás ideal, a velocidade do som se tornará