Um tanque A de 400   l , contém gás argônio a 250   k P a e 30   ° C . O cilindro B , inicialmente vazio, possui um pistão que se move sem atrito e de massa tal que uma pressão de 150   k P a fará com que ele flutue. A válvula é então aberta e o argônio escoa pra dentro do cilindro B e eventualmente atinge um estado uniforme de 150   k P a e 30 ° C . Qual o trabalho realizado pelo argônio?

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Vamos considerar o nosso volume de controle envolvendo o argônio nos dois cilindros A e B . Nós temos uma pressão constante de 150   k P a quando ocorre movimento no cilindro B . Vamos admitir também que o argônio seja um gás ideal, então relacionando os estados 1 e 2 nós temos:

P A 1 V A = m A R T A 1 = m A R T 2 = P 2 V A + V B 2

Isolando o volume do estado 2 no cilindro B e substituindo os valores, temos

V B 2 = 250 × 0,4 150 - 0,4 = 0,2667   m 3

Agora podemos determinar o trabalho pela equação:

W = ∫ P d V = P ( V B 2 - V B 1 )

Substituindo,

W = 150   k P a 0,2667 - 0 m 3

W = 40   k J

Resposta

40   k J

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