Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 64
Quatro quilogramas de monóxido de carbono estão contidos em um tanque rígido com um volume de 1m³. O tanque está equipado com um agitador que transfere energia para o monóxido a uma taxa constante de 14 W por 1 h. Durante o processo, a energia interna específica do monóxido de carbono aumenta de 10 kJ/kg. Se não houver variação nas energias cinética e potencial, determine
- O volume específico no estado final, em m/kg
- A transferência de energia através de trabalho, em kJ
- A transferência de energia de através de calor, em kJ, e o sentido do calor transferido
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 que para o sistema Q=0 e não há mudanças na energia cinética e potencial. Além disso, consideraremos que os estados inicial e final são equilibrados estaticamente.
Primeiro, vamos ter que desde que a massa e o volume são constantes, o volume específico nos estados 1 e 2 são V2=V1. Logo, temos que:
Para encontrar o valor do trabalho, iremos integrar da seguinte forma:
A taxa de transferência de calor pode ser encontrada usando o balanço energético. Primeiro, a gente pode encontrar o trabalho com a seguinte equação:
Por último, a mudança na energia interna específica pode ser encontrada fazendo balanço energético, de onde tiramos que:
Ou seja:
Resposta