Um cilindro-pistão contém
de gás nitrogênio
. O gás expande do estado inicial em que
e
bar até o estado final em que
bar. Durante o processo a pressão e o volume estão relacionados pela equação
constante.
Determine o calor transferido ao longo do processo, em kJ.
Determine o calor transferido ao longo do processo, em kJ.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos 1,0 kg de N₂ num cilindro-pistão, que expande de T₁=700 K e p₁=5 bar até p₂=2 bar seguindo a lei politrópica
Queremos achar o calor Q transferido.
Conteúdo: termodinâmica (gás ideal, processo politrópico, primeira lei).
O que vamos usar:
- Equação de estado do gás ideal
- Relação politrópica
- Primeira lei
- Propriedades do N₂:
Passo 2
Calcular o volume específico inicial
com o gás ideal:
Passo 3
Encontrar o volume específico final
pela lei politrópica
:
Aí usamos gás ideal de novo pra achar T₂:
Passo 4
Calcular variação de energia interna
sabendo que
:
Passo 5
Calcular o trabalho
do processo politrópico:
Passo 6
Agora a primeira lei:
Resposta
O calor transferido ao gás ao longo do processo é Q ≈ 32,4 kJ.