Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 153
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 o processo politrópico . Determine a temperatura final, tratando o dióxido de carbono como (a) um gás ideal e (b) um gás de van der Waals.
Passo 1
Vamos considerar o dióxido de carbono um gás ideal, dai, usaremos a equação dos gases ideais para encontrar o volume específico inicial do gás, adotaremos , então, temos:
Da expressão politrópica conseguimos encontrar uma relação entre volume final e volume inicial, assim:
Assim, da equação dos gases ideais, temos que a temperatura final será:
Passo 2
Temos que a equação de van der Waals para o dióxido de carbono é dada por:
Aplicando o estado inicial, teremos:
Agora, utilizando a expressão derivada de uma transformação politrópica para encontrarmos o volume molar específico final, temos:
Substituindo o volume molar específico e as condições finais do processo na equação de van der Waals, temos:
Resposta
Assim,
- 682,1 K;
- 680,9 K.