Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 133
Um tanque contém hélio a 77 ° C e pressão manométrica de 110 kPa. O hélio é aquecido em um processo de transferência de calor e atinge um estado final a 300 °C. Determine a pressão manométrica final do hélio. Suponha que a pressão atmosférica é de 100 kPa.
Passo 1
O problema em questão tem como objetivo testar os conhecimentos nos conceitos de pressão de temperatura absolutas.
Deve-se notar que o tanque de hélio está a 77 °C e uma pressão manométrica de 110 kPa. Para resolver, deve-se colocar a pressão em termos absolutos a partir do conhecimento da pressão atmosférica. É necessário lembrar de colocar as temperaturas também em termos absolutos e, por fim, calcular a pressão manométrica.
O hélio deve ser considerado um gás ideal.
Passo 2
Em primeiro lugar, a pressão absoluta no estado 1 deve ser calculada somando a pressão manométrica no estado 1 com a pressão atmosférica:
= = 110 kPa + 100 kPa = 210 kPa
Além disso, devemos calcular os valores de temperatura absoluta para os dois estados:
= 77 °C + 273 = 350 K
= 300 °C + 273 = 573 K
Passo 3
Relacionando a pressão, temperatura e volume específico nos dois estados a partir da equação dos gases ideais, temos:
Mas o volume específico de hélio dentro do tanque é constante, e podemos eliminá-lo da relação:
E, por fim, podemos rearranjar a equação para obter a pressão absoluta no estado 2:
Resposta
Para encontrar a pressão manométrica no estado 2, basta subtrairmos a pressão absoluta encontrada para o estado 2 pela pressão atmosférica: