13 – 54 E Uma mistura de hélio e nitrogênio com uma fração mássica de nitrogênio de 35 % está contida em um dispositivo pistão-cilindro disposto para manter uma pressão fixa de 100   p s i a . Determine o trabalho produzido, em B t u / l b m , quando esse dispositivo é aquecido de 100   ° F a 500   ° F . Resposta: 139   B t u / l b m

Passo 1

Lebre de eventualmente consultar as tabelas e ao fim do livro!

Vamos começar pela fração molar:

y N 2 = N N 2 N m = 0,0125 l b m o l 0,175 l b m o l = 0,07143

y H e = N H e N m = 0,01 6 25 l b m o l 0,175 l b m o l = 0,9286

Assim o peso molecular da mistura será:

M = ∑ y i M i

M = 0,07143 ⋅ 28 + ( 0,9286 ⋅ 4 )

M = 5,714   l b m / l b m o l

Passo 2

Vamos aplicar a fórmula de trabalho para gases:

w = ∫ " 1 " " 2 " P d v

= P 2 v 2 - P 1 v 1

= R i ( T 2 - T 1 )

⇒   w = R u M ( T 2 - T 1 )

  Assim:

w = 1,9858 B t u l b m o l R 5714 l b m l b m o l 500 - 100 R = 139 B t u l b m  

Resposta

w = 139 B t u l b m

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