Enunciado

No problema anterior, considere que o ar é adicionado ao tanque de tal modo que a temperatura e a pressão do ar no tanque permaneçam constantes. Determine a massa final do ar no tanque de lastro sob essas condições. Determine também a transferência de calor total, enquanto o tanque está sendo enchido dessa maneira.

Passo 1

Vamos assumir que:

O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes.

Não há interações de trabalho.

Sabendo que a constante gasosa do ar é R = 0.287   k P a . m 3 / k g . K . Os calores específicos do ar à temperatura ambiente são c p = 1.005   k J / k g . K e c v = 0.718   k J / k g . K . O volume específico de água é 0.001   m 3 / k g .

A massa inicial de ar é

m 1 = P 1 V 1 R T 1 = 1814   k g

E a massa inicial de água é:

m w = V 1 v 1 = 600,000   k g

A massa final de ar no tanque é:

m 2 = P V 2 R T 2 = 12,697   k g

Passo 2

Utilizando a primeira lei temos:

Q e n t + m i h i - m e h e = m 2 u 2 - m 1 u 1

Q e n t = m 2 c v T - ( m a , 1 c v T + m w u w ) + m w h w - ( m 2 - m 1 ) c p T

Sabemos que :

u w = h w = 62.98   k J / k g

Então, substituindo chegamos em:

Q e n t = 0   k J

Logo, o processo é adiabático.

Resposta

m 2 = P V 2 R T 2 = 12,697   k g

Q e n t = 0   k J

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