Enunciado

Um gás sofre um processo de um estado 1, em que p 1 = 40 l b f i n 2 ,   v 1 = 4 f t 3 l b , até um estado 2, em que p 2 = 14   l b f / i n 2 , de acordo com ρ v 1,2 = c t e . A relação entre a pressão, o volume específico e a energia interna é

u = 0,464 ρ v - 0,7095

Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial determine a transferência de calor por unidade de massa.

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 e as energias cinética e potencial vão ter efeitos desconsiderados. Além disso, o processo é politrópico com n=1,3.

Para determinar o trabalho, utilizamos a seguinte equação:

W = ∫ v 1 v 2 ρ d v = - m p 2 v 2 - p 1 v 1 1 - 1,3

Determinando v 2 , temos que:

v 2 = p 1 p 2 1 / 1,3 v 1 = 60 20 1 / 1,3 6 = 13,97   f t 3 / l b

Assim, para o trabalho temos que:

W = 10 20 13,97 - 60 6 1 - 1,3 144 1 1 778 = 497,3   B t u

Do balanço energético, temos que:

Q = m u 2 - u 1 + W

Para o valor ( u 2 - u 1 ) , temos que:

u 2 - u 1 = 0,2651 ∙ 20 ∙ 13,97 - 95,436 - 0,2651 ∙ 60 ∙ 6 - 95,436 = - 21,37   B t u / l b

Finalmente, temos que:

Q = 10 ∙ - 21,37 + 497,3 = 283,6   B t u

Resposta

Q = 283,6   B t u

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