Um recipiente rígido contém 2   k g de bióxido de carbono gasoso a 100   k P a e 1200   K que é aquecido até 1400   K . Determine a transferência de calor usando:

a. Calor específico da Tabela A.5.

b. Propriedades da Tabela A.8.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Nós temos aqui um recipiente com temperatura T 1 = 1200   K sendo aquecido até atingir T 2 = 1400   K . Inicialmente, ele tem uma pressão P 1 = 100   k P a e uma massa de C O 2 que é m = 2   k g .

Vamos determinar a transferência de calor nesse processo, primeiro usando o calor específico c v 0 da Tabela A.5 e depois as propriedades do C O 2 na Tabela A.8. Para isso, vamos aplicar a 1ª Lei da Termodinâmica:

Q = W + U

Como o recipiente é rígido, a massa e o volume não se alteram e temos:

Q = W + m ( u 2 - u 1 )

Como o volume não se altera, o trabalho é nulo ( W = 0 ). E aí o calor é determinado por:

Q = m ( u 2 - u 1 )

Passo 2

No item a), vamos determinar o calor usando o calor específico a volume constante da Tabela A.5:

c v 0 = 0,653   k J / k g

Aplicando a fórmula da energia, temos

Q = m c v 0 ( T 2 - T 1 )

Substituindo os dados:

Q = 2 ∙ 0,653 ∙ ( 1400 - 1200 )

Q = 261,2   k J

Passo 3

Para o item b), vamos usar a Tabela A.8, usando na coluna do C O 2 . Temos para T 1 = 1200   K ,

u 1 = 996,64   k J / k g

Para T 2 = 1400   K ,

u 2 = 1 218,38   k J / k g

Substituindo na fórmula, temos:

Q = m u 2 - u 1

Q = 2 ∙ ( 1 218,38 - 996,64 )

Q = 443,5   k J

Com esse resultado encerramos o exercício 😉.

Resposta

Q = 261,2   k J

Q = 443,5   k J

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