Enunciado

Um sistema que consiste em 3kg de um gás em um conjunto cilindro-pistão sofre um processo durante o qual a relação entre a pressão e o volume específico é dada por pv^0,5=constante. O processo começa com p1=250 kPa, v1=1,5 m^2 e termina com p2=100 kPa. Determine o volume específico final, em m^3/kg. Represente o processo em um gráfico de pressão versus o volume específico.

Passo 1

Oiii tudo bem?

Vamos lá resolver mais uma questão de termodinâmica! Essa questão é bem legal, ele até pra gente analisar um gráfico pressão versus volume específico. Então vamos lá!

Passo 2

O enunciado nos dá alguns parâmetros:

  • Massa de um gás: m = 3 k g
  • Relação entre a pressão e o volume específico: p v 0,5 = c o n s t a n t e
  • Pressão inicial: P 1 = 250 k P a
  • Volume inicial: V 1 = 1,5 m 3
  • Pressão final: P 2 = 100 k P a

Com todos os parâmetros anotados, vamos seguir para os próximos passos.

Passo 3

Vamos calcular o volume específico inicial do gás ( v 1 ) no sistema pistão-cilindro:

v 1 = V 1 m

Onde, V 1 é o volume inicial do gás e m é a massa do gás. Substituindo os valores temos que:

v 1 = 1,5   m 3 3   k g = 0,5   m 3 / k g

Passo 4

Temos a relação dada entre a pressão e o volume

p v 0,5 = c o n s t a n t e

Isso quer dizer que a pressão e o volume são constantes ao longo do sistema, ou seja

p 1 v 1 0,5 = p 2 v 2 0,5

Podemos resolver isolando o v 2 nessa equação:

v 2 = p 1 v 1 0,5 p 2 2

Aqui, podemos substituir os valores que já temos para obter um valor para v 2

v 2 = 250 k P a 0,5 m 3 / k g 0,5 100 k P a = 3,125 m 3 / k g

Passo 5

Podemos plotar o gráfico de pressão por volume específico o comportamento desse sistema

Resposta

O volume específico final é v 2 = 3,125   m 3 / k g .

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