Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 4
O volume de 1 kg de hélio em m arranjo pistão-cilindro é de 7 m³ inicialmente. O hélio começa então a ser comprimido até o volume de 3 m³ enquanto sua pressão é mantida constante a 150 kPa. Determina a temperatura inicial e final do hélio, assim como trabalho necessário para comprimi-lo, em kJ.
Passo 1
Para determinar a temperatura inicial, a temperatura final e o trabalho realizado na compressão isobárica de 1 kg de hélio, devemos considera-lo como um gás ideal e usar a equação:
No estado 1, o hélio ocupa um volume de 7 m³ e no estado 2 ocupa um volume de 3 m³.
Antes de começar a resolver o problema devemos encontrar o valor da constante do gás (R) do hélio na Tabela A-2a (página 909). Consultando a tabela e organizando as variáveis deste problema, temos:
Passo 2
Primeiro, devemos calcular a temperatura inicial do sistema:
Para relacionar os estados inicial e final utilizamos a equação:
Mas como a pressão é constante, e ficamos com:
Podemos então reorganizar a equação para explicitar e calcular :
Passo 3
Por fim, pela definição, o trabalho de fronteira de um processo a pressão constante é dado pela equação:
Substituindo os valores de pressão e volume, temos:
O sinal negativo indica apenas que trabalho foi realizado sobre o sistema.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)