Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 142
Um tanque rígido contendo 0,4 m³ de ar a 400 kPa e 30 °C está conectado por uma válvula a um arranjo pistão-cilindro com zero de folga. A massa do pistão é tal que é necessária uma pressão de 200 kPa para elevar o pistão. A válvula é então ligeiramente aberta e é permitido o escoamento de ar no cilindro até que a pressão no tanque caia para 200 kPa. Durante esse processo, calor é trocado com a vizinhança de tal maneira que todo o ar permanece a 30 °C o tempo todo. Determine a transferência de calor nesse processo.
Passo 1
A equação de balanço de energia para o sistema composto pelos cilindro e tanque é:
Como o sistema é mantido de tal forma que a temperatura permaneça sempre em 30 °C, a variação de energia interna tende a zero, tornando a equação:
Passo 2
O volume final de ar em um processo isotérmico é:
O trabalho realizado pelo pistão é:
Passo 3
Assim, o calor transferido é: