Um conjunto cilindro-pistão contém 1 kg de metano a 100 kPa e
. O gás, então, é comprimido reversivelmente até a pressão atingir 600 kPa. Calcule o trabalho necessário para realizar esta operação admitindo que o processo é:
Politrópico, com expoente
Politrópico, com expoente
Passo 1
O enunciado dá um pistão-cilindro contendo metano de massa
nas condições iniciais
e
. O gás sofre compressão reversível até
em processo politrópico de expoente
. Para resolver usaremos: a lei do gás ideal, a relação politrópica
e a fórmula do trabalho em processo politrópico
Passo 2
Determinar a constante específica do metano:
Passo 3
Calcular a temperatura e o volume específicos iniciais:
Passo 4
Obter a temperatura final pelo relacionamento politrópico
Passo 5
Calcular o trabalho por unidade de massa num processo politrópico:
Como
é negativo (trabalho realizado pelo gás), o trabalho necessário para comprimir (trabalho sobre o gás) é