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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 154

Um quilograma de dióxido de carbono é comprimido de 1 MPa e 200 °C a 3 Mpa em um arranjo pistão-cilindro, de forma a executar um processo politrópico com n = 1,2. Utilize o fator de compressibilidade para determinar a temperatura final.

Passo 1

Para utilizar o fator de compressibilidade, devemos saber os pontos críticos do dióxido de carbono, que de acordo com a tabela A-1 é:

R = 0,1889   k P a ⋅ m 3 / k g ⋅ K   ,   T c r = 304,2   K , P c r = 7,39   M P a

Do gráfico do fator de compressibilidade, a Fig. A-15, temos:

T R 1 = T 1 T c r = 473 304,2 = 1,55

P R 1 = P 1 P c r = 1 7,39 = 0,135

Z 1 = 0,991

Passo 2

O volume específico não varia durante o processo. Assim,

v 1 = v 2 = Z 1 R T 1 P 1 = 0,991 ⋅ 0,1889 ⋅ 473 1000 = 0,08855   m 3 / k g

Com isso, no estado final,

P R 2 = P 2 P c r = 3 7,39 = 0,436

v R 2 = v 2 R T c r P c r = 0,08855 0,1889 ⋅ 304,2 7390 = 11,4

Z 2 = 1,0

Passo 3

Então, a temperatura final é:

T 2 = P 2 v 2 Z 2 R = 3000 ⋅ 0,0855 1,0 ⋅ 0,1889 = 1406   K

Resposta

T 2 = 1406   K

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