Enunciado

O gás CO2 é mantido em um conjunto cilindro-pistão vertical por um pistão com 50 kg de massa e uma área de face de 0,01 m². A massa de C02 tem 4 g. O CO2 inicialmente ocupa um volume de 0,005 m³ e apresenta uma energia interna específica de 675 kJ/kg. A atmosfera exerce uma pressão de 100 kPa sobre o topo do pistão. Uma transferência de calor de 1,95 kJ de magnitude ocorre lentamente do CO2 para a vizinhança e o volume do mesmo diminui para 0,0025 m³. O atrito entre o pistão e a parede do cilindro pode ser desprezado. A aceleração local da gravidade é g=9,81 m/s². Para o C02, determine (a) a pressão, (b) a energia específica.

Passo 1

Falaaa pessoal, como vocês estão? Bom, bora pra mais uma questão desse assunto!

Pra resolver essa questão, vamos assumir que se trata de um sistema fechado, que as energias cinética e potencial vão ser desconsideradas para o ar, e que não há fricção. Além disso, o processo ocorre em aceleração do pistão

Fazendo o equilíbrio estático no pistão, temos que:

p A p i s t = P a t m A p i s t + m p i s t g p = 100 + 50 9,81 0,01 1 1 1 10 3 = 149.05   k P a

Para encontrar o trabalho do processo, usaremos a seguinte equação:

W = ∫ V 1 V 2 ρ V d = ρ V 2 - V 1 = 149,05 0,002 - 0,005 10 3 1 1 10 3 = - 0,0447   k J

E logo, o balanço de energia se reduz a ∆ U = Q - W = m a r ∆ u . Logo, temos que

Q = m a r ∆ u + W = 0,005 - 260 + - 0,447 = - 1,747

Resposta

p = 149.05   k P a

Q = - 1,747

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