3.64 Um pistão sem atrito mantém uma pressão constante de 120 kPa com
de ar sendo aquecido em um cilindro. Estime o trabalho e a transferência de calor necessários se a temperatura inicial do ar for de
) o volume for duplicado e b) o volume for quadruplicado. Assuma os calores específicos constantes.
Passo 1
O enunciado descreve um aquecimento de ar ideal em um pistão sem atrito a pressão constante
. A massa de ar é
e a temperatura inicial é
. Vamos estimar o trabalho
e o calor
para:
a) o volume dobrar
b) o volume quadruplicar
Assumimos calores específicos constantes para o ar: ,
.
a) o volume dobrar
b) o volume quadruplicar
Assumimos calores específicos constantes para o ar:
Passo 2
Em processo isobárico de gás ideal vale
Assim:
a)
b) .
a)
b)
Passo 3
O trabalho em pressão constante é
obtém-se
Passo 4
A transferência de calor em processo isobárico é
Passo 5
Caso (a),
:
Passo 6
Caso (b),
:
Resposta
a)
, \quad
b) , \quad
b)