Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 182
Submarinos mudam sua profundidade adicionando ou removendo ar de tanques de lastro rígidos, deslocando assim a água do mar nos tanques. Considere um submarino que tem um reservatório de lastro de ar de 700 m3 parcialmente preenchido com 100 m3 de ar a 1.500 kPa e 15 °C. Para o submarino ir para a superfície, ar a 1.500 kPa e 20 °C é bombeado para o tanque de lastro, até que ele seja totalmente preenchido com ar. O tanque é preenchido tão rapidamente que o processo é adiabático e a água do mar deixa o tanque a 15 °C. Determine a temperatura final e a massa do ar no tanque de lastro.
Passo 1
Vamos assumir que:
O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes.
O processo é adiabático.
Não há interações de trabalho.
Sabemos que a constante de gás do ar é . A relação de calor específica do ar à temperatura ambiente é. O volume específico de água é tomado.
O princípio de conservação da massa aplicado ao ar fornece
E, aplicado à água, torna-se:
A primeira lei para o tanque de lastro produz:
Passo 2
Substituindo a equação ideal de estado do gás e os modelos de calor específicos para as entalpias e energias internas, chegamos em:
A massa final do ar é: