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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 71

Um sistema fechado contendo 2   k g de ar a 200   ° C passa por um processo isotérmico de 600   k P a para 80   k P a . Determine o volume inicial desse sistema, o trabalho realizado e a transferência de calor durante esse processo.

Passo 1

Hey hey, vamo lá! O ar em um sistema fechado passa por um processo isotérmico. O volume inicial, o trabalho realizado e a transferência de calor devem ser determinados. Nós tomamos o ar como o sistema. Este é um sistema fechado, pois nenhuma massa atravessa os limites do sistema. O balanço energético para este sistema pode ser expresso como

E E n t r a - E S a i = Δ E s i s t e m a

Q e n t r a - W s a i = Δ U = m c v T 2 - T 1

Q e n t r a - W s a i = 0

Q e n t r a = W s a i

Passo 2

O volume inicial é

V 1 = m R T 1 P 1 = ( 2 ) ( 0.287 ) ( 473 ) 600   k P a = 0.4525   m 3

Passo 3

Pra finalizar, usando a relação de trabalho de fronteira para o processo isotérmico de um gás ideal nos dá que:

W s a i = m ∫ 1 2 P d v = m R T ∫ 1 2 d v v = m R T ln ⁡ v 2 v 1 = m R T ln ⁡ P 1 P 2

Disso,

= 2 0.287 473 ln ⁡ 600 80 = 547.1   k J

Logo da equação de balanço de energia,

Q e n t r a = W s a i = 547.1   k J

Resposta

Q e n t r a = W s a i = 547.1   k J

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