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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 78

78. Um tanque de 1 m3 contendo ar a 25 °C e 500 kPa está conectado por meio de uma válvula a um outro tanque contendo 5 kg de ar a 35 °C e 200 kPa. A válvula é aberta, e todo o sistema

atinge equilíbrio térmico com a vizinhança, que está a 20 °C. Determine o volume do segundo tanque e a pressão de equilíbrio final do ar.

Passo 1

Primeiro devemos determinar o volume do segundo tanque e qual é a massa de ar no primeiro tanque a partir de :

V B = m 1 R T 1 P 1 = 5 k g 0,287 k P a . m 3 k g . K 308 K 200 k P a = 2,21   m 3

m A = P 1 V R T 1 = 500   k P a . 1 m 3 0,287 k P a . m 3 k g . K . 298 K = 5 , 846   k g

Passo 2

Com isso temos:

V = V 1 + V 2 = 1 + 2,21 = 3,21   m 3

m = m A + m B = 5 , 846 + 5 = 10,846   k g

A pressão de equilíbrio final do ar pode ser obtida por:

P 2 = m R T 2 V = 10,846   k g .   0,287 k P a . m 3 k g . K . 293 K 3,21   m 3 = 284,1   k P a

Resposta

V B = 2,21   m 3

P 2 = 284,1   k P a

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