Ar é comprimido de um estado inicial de 1 bar e
até um estado final de 3 bar e
por meio de três diferentes processos mecanicamente reversíveis em um sistema fechado: Calcule W, Q e as variações de energia interna e entalpia para cada processo.
a) Aquecimento a volume constante seguido de resfriamento a volume constante
a) Aquecimento a volume constante seguido de resfriamento a volume constante
Passo 1
Temos argônio tratado como gás ideal monatomicamente reversível em um sistema fechado, passando de
para
por dois trechos ambos a volume constante. Como o volume é constante em cada trecho, o trabalho de fronteira vale zero, e usamos
além de
para cada etapa.
Passo 2
Para argônio (gás monatomicamente ideal) temos por mol
Vamos tomar
mol.
Passo 3
Trecho
(aquecimento a
): a pressão final nesse trecho será
bar a volume fixo, daí da equação de estado
Logo
Passo 4
Cálculos do trecho
:
Passo 5
Trecho
(resfriamento a
): parte-se de
e chega-se a
.
Então
Passo 6
Somando os dois trechos:
Resposta
Trecho
(aquecimento a
):
,\quad
,kJ,\quad
,kJ,\quad
,kJ.
Trecho
(resfriamento a
):
,\quad
,kJ,\quad
,kJ,\quad
,kJ.
Total:
,;
,;
,;
.