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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 73

Um determinado volume de argônio é comprimido em um processo politrópico com n = 1,2 de 120   k P a e 10   ° C para 800   k P a em um arranjo pistão-cilindro. Determine o trabalho produzido e o calor transferido durante esse processo de compressão, em k J / k g .

Passo 1

Hey hey, vamo lá! O árgon é comprimido em um processo politrópico. O trabalho feito e a transferência de calor são para ser determinados. Então chega de enrolação.

Passo 2

Nós tomamos o argon como o sistema. Este é um sistema fechado, pois nenhuma massa atravessa os limites do sistema. O balanço energético para este sistema pode ser expresso como:

E E n t r a - E S a i = Δ E s i s t e m a

Q e n t r a - W s a i = Δ U = m c v T 2 - T 1

Temos que, usando a relação de trabalho de fronteira para o processo isotérmico de um gás ideal nos dá que:

W s a i = R T 1 1 - n P 2 P 1 n - 1 / n - 1 = ( 0.2081 ) ( 283 ) 1 - 1.2 800 120 0.2 / 1.2 - 1 = - 109.5   k J / k g

Logo,

W e n t r a = 109.5   k J / k g

Passo 3

A temperatura no estado final é,

T 2 = T 1 P 2 P 1 ( n - 1 ) / n = 283 800 k 120 k 0.2 / 1.2 = 388.2   K

A partir da equação do balanço energético,

q i n = w o u t + c v T 2 - T 1 = - 109.5 + 0.3122 3.88.2 - 283 = - 76.6   k J / k g

Logo,

q o u t = 76.6   k J / k g

Resposta

W e n t r a = 109.6   k J / k g

Q s a i = 76.6   k J / k g

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