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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 12

Um tanque rígido, com volume de 100   l , contém nitrogênio ( N 2 ) a 900   K e 3   M P a . O tanque é, então, resfriado até que a temperatura atinja 100   K . Determine o trabalho e o calor para esse processo.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Primeiramente, nós temos as seguintes informações dadas no enunciado

V = 100   L

T 1 = 900   K

P = 3   M P a

T 2 = 100   K

Da tabela de nitrogênio ( B . 6.2 ) com temperatura de T = 900   K e a pressão P = 3   M P a , nós podemos obter o volume específico e a energia interna:

v 1 = 0,09003 m 3 k g

u 1 = 691,65 k J k g

Para calcular a energia interna final temos que obter as propriedades do Nitrogênio para a temperatura final T = 100   K e pressão específica final v 2 = 0,09003 m 3 k g . Da tabela Nitrogênio B.6.2 com valor de temperatura de T = 100   K e pressão P = 200   k P a podemos obter volume específico e energia interna:

v = 0,14252 m 3 k g

u = 71,53 k J k g

Da tabela Nitrogênio B.6.2 com valor de temperatura de T = 100   K e pressão P = 400   k P a podemos obter volume específico e energia interna:

v = 0,06806 m 3 k g

u = 69,3 k J k g

Passo 2

Usando interpolação, podemos calcular a energia interna final:

u 2 = 71,73 + 0,09003 - 0,14252 0,06806 - 0,14252 ∙ 99,3 - 71,73 = 70,017 k J k g

Podemos calcular a massa:

m = V v 1 = 0,1 0,09003 = 1,111   k g

Podemos calcular a transferência de calor usando a equação de conservação de energia. Como as energias potencial e cinética não variam, temos:

m ∙ u 2 - u 1 = Q + W

O volume é constante no processo, então o trabalho realizado é zero:

W = 0 → m ∙ u 2 - u 1 = Q

Quando substituímos nossos valores, obtemos:

Q = 1,111 ∙ 70,017 - 691,65 = - 691   k J

Resposta

W = 0

Q = - 691   k J

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