Um tanque cujo volume é de encontra-se inicialmente evacuado. Um orifício se desenvolve na parede, e ar da vizinhança a 21°C, a 1 bar, é admitido até que a pressão no tanque atinja 1 bar. Considerando que a temperatura final do ar no tanque é de 21°C, determine (a) a massa final no interior do tanque em g, e (b) a transferência de calor entre os conteúdos do tanque e a vizinhança, em kJ.
Passo 1
Falaaaaaaa galerinhaaa bora que bora?
- Escreveremos a equação de balanço de energia.
- Pela tabela A-22 “Propriedades do gás ideal do ar” iremos obter o valor da entalpia específica na temperatura .
Não há transferência de trabalho
E uma vez que o único fluxo de massa que ocorre é o ar que entra no tanque, o equilíbrio da taxa de massa é de .
Escreveremos a forma integral da equação de energia .
E uma vez que o tanque é inicialmente evacuado,
Passo 2
Aplicando a lei dos gases ideais
Pela tabela A-1, “Pesos atômicos ou moleculares e propriedades criticas de elementos e compostos selecionados”, iremos obter o valore da massa molar do ar.
Iremos substituir os devidos valores
Portanto, a massa final do ar dentro do tanque em gramas é
Passo 3
A partir das propriedades ideais do gás da mesa de ar, interpolamos entre e para encontrar a entalpia específica e a energia interna:
Portanto , entalpia inicial é de
Passo 2
Pela tabela A-22 “Propriedades do gás ideal do ar” iremos obter o valor da energia interna na temperatura .
Portanto , a energia interna é de
Passo 3
Substituindo os devidos valores na expressão (2), podemos obter:
Portanto, a transferência de calor entre o tanque e os arredores é de .
Resposta
- Portanto, a massa final do ar dentro do tanque em gramas é .
- Portanto, a transferência de calor entre o tanque e os arredores é de .