Um compressor altera o estado do nitrogênio de 100 kPa a 290 K para 2000 kPa . No processo há uma entrada de trabalho específico no total de
e a temperatura de saída é de 450 K . Determine o calor específico transferido usando calores específicos constantes
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão pede.
Um compressor leva nitrogênio de 100 kPa e 290 K até 2000 kPa e 450 K. Sabemos que entraram 450 kJ de trabalho por quilo de gás. A gente tem que achar quanto de calor específico (q) foi transferido, assumindo calores específicos constantes.
Conteúdo: Primeira lei da termodinâmica para fluxo estacionário (controle de volume aberto), entalpia e calor específico constante. A gente vai precisar de:
Um compressor leva nitrogênio de 100 kPa e 290 K até 2000 kPa e 450 K. Sabemos que entraram 450 kJ de trabalho por quilo de gás. A gente tem que achar quanto de calor específico (q) foi transferido, assumindo calores específicos constantes.
Conteúdo: Primeira lei da termodinâmica para fluxo estacionário (controle de volume aberto), entalpia e calor específico constante. A gente vai precisar de:
- Equação da 1ª lei para compressor em base massiva.
- Valor aproximado de
do nitrogênio (tabela): cerca de .
Passo 2
Vamos à teoria básica:
Para um sistema de fluxo estacionário (tipo compressor) e desprezando energia cinética e potencial, a 1ª lei por unidade de massa diz:
Para um sistema de fluxo estacionário (tipo compressor) e desprezando energia cinética e potencial, a 1ª lei por unidade de massa diz:
onde
• é o calor transferido por quilo (positivo se entra calor no gás).
• é o trabalho feito pelo gás (positivo se o gás faz trabalho para fora).
• é a variação de entalpia.
•
•
•
No nosso caso o compressor recebe trabalho de fora, então o trabalho pelo gás é negativo. A entrada de trabalho é de
, ou seja
Passo 3
Agora, com calor específico constante, a mudança de entalpia é
Sabemos:
,
,
.
Passo 4
Calcular a variação de entalpia:
Agora volta na 1ª lei:
Lembrando que
, temos
Resposta
O calor específico transferido é
ou seja, cerca de
(calor sai do nitrogênio).