Uma amostra de 15 g de
está confinada em um vaso com 220 kPa e 200 K e depois se expande
adiabaticamente contra uma pressão constante de 110 kPa . Calcule a temperatura final em cada processo.
adiabaticamente contra uma pressão constante de 110 kPa . Calcule a temperatura final em cada processo.
Passo 1
O enunciado diz que uma amostra de
g de
está inicialmente em
kPa e
K e sofre expansão adiabática até
kPa. Queremos a temperatura final
em dois casos distintos:
- expansão adiabática reversível (isentrópica) até
; - expansão adiabática irreversível contra pressão externa constante
kPa.
Passo 2
Calculamos o número de mols e as capacidades térmicas do gás diatômico:
Passo 3
Para a expansão adiabática reversível vale
que levam à relação
Passo 4
Substituindo
kPa e
kPa,
Passo 5
Para a expansão irreversível contra
usamos o balanço de energia adiabático
:
com
,
,
.
Fazendo as substituições chega-se a
Fazendo as substituições chega-se a
Passo 6
Numericamente, com
e
,
Resposta
Para a expansão reversível adiabática:
K.
Para a expansão irreversível adiabática contra pressão constante: K.
Para a expansão irreversível adiabática contra pressão constante: