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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 34

13 – 34 Um tanque rígido que contém 2   k g   de   N 2   a   25   ° C   e   550   k P a está conectado a outro tanque rígido que contém 4   k g   de   O 2   a   25   ° C   e   150   k P a . A válvula que conecta os dois tanques é então aberta, e os dois gases se misturam. Considerando que a temperatura da mistura final é de 25 ° C , determine o volume de cada tanque e a pressão da mistura final.

Respostas: 0,322   m 3 ;   2,07   m 3 ;   204   k P a

Passo 1

Vamos começar achando o volume de cada tanque:

Bora usar a famosa Lei dos gases ideais:

P V = n R T

Lembrando que:

n = m [ k g ] M k g m o l

O M tem na T A B E L A   A - 1 , pág 908.

E que as temperaturas devem estar em Kelvin:

T K = T c + 273

No nosso caso, fica para cada tanque, antes de se formar a mistura:

V N 2 = n N 2 R T P =         2 k g 28   k g m o l   ⋅ 8.314   k P a ⋅ m 3 k m o l ⋅ K ⋅ ( 25 + 273 ) K 550   k P a = 0,322 m 3

V O 2 = n O 2 R T P = 4 k g 32 k g m o l ⋅   8.314 k P a ⋅ m 3 k m o l ⋅ K ⋅ ( 25 + 273 ) K   150 k P a = 2,07 m 3

Passo 2

Agora vamos determinar a pressão da mistura final. Veja que agora já temos uma mistura, os volumes serão somados.

A fórmula vai ficar:

P = n R T V =     2 k g 28   k g m o l + 4 k g 32 k g m o l   ⋅ 8.314   k P a ⋅ m 3 k m o l ⋅ K ⋅ ( 25 + 273 ) K 0,322 + 2,07 m 3 = 204 k P a

Resposta

V N 2 = 0,322 m 3

V O 2 = 2,07 m 3

P = 204 k P a

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