Um conjunto cilindro-pistão inicialmente contém
de dióxido de carbono gasoso a 0,3 bar e 400 K . O gás é comprimido isentropicamente até um estado em que a temperatura é de 560 K . Usando o modelo de gás ideal e desprezando efeitos de energia cinética e potencial, determine a pressão final em bar, e o trabalho em kJ, utilizando
(c) uma razão de calores específicos constante obtida da Tabela A-20 a 300K.
(c) uma razão de calores específicos constante obtida da Tabela A-20 a 300K.
Passo 1
O enunciado descreve dióxido de carbono ideal em um cilindro-pistão, com volume inicial
, pressão inicial
e temperatura inicial
. O gás é comprimido de forma isentrópica até
. Usaremos o valor de razão de calores específicos constante a
da Tabela A-20 e desprezaremos variações de energia cinética e potencial. Vamos determinar a pressão final
e o trabalho
.
Passo 2
Primeiro obtemos da Tabela A-20 para
a
:
Calculando
Passo 3
Determinar a massa de gás usando a equação de estado ideal:
Convertendo
e lembrando que
, tem-se
Passo 4
Para um processo isentrópico com
constante vale
Isolando
,
Substituindo valores:
Passo 5
O trabalho realizado pelo gás num processo isentrópico (
) é
Calculando:
O sinal negativo indica que o trabalho é realizado sobre o gás (compressão).
Resposta
Pressão final
.
Trabalho (trabalho sobre o sistema).
Trabalho