Ar está contido dentro de uma arranjo pistão-cilindro. A área da seção transversal do pistão é 0,01 \mathrm{~m}^{2}. Inicialmente o pistão está em 1 bar e 25^{\circ} \mathrm{C} e 10 cm acima da base do cilindro. O sistema é então reversivelmente aquecido até 100^{\circ} \mathrm{C} produzindo um trabalho resultante de 166J. A capacidade calorífica a pressão constante do ar é dada por: \frac{C_{p}(T)}{R}=A+B T+D / T^{2}(A=3,355, B= 0,575 \cdot 10^{-3} e D=-0,016 \cdot 10^{5} ). Considerando que o ar apresenta comportamento de gás ideal, determine o calor transferido em Joule. Dado: R=8,314 \mathrm{~J} /(\mathrm{mol} \cdot \mathrm{K}).
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede:
Área da seção do pistão: \,A=0,01\\ \mathrm{m^{2}}\,.
Altura inicial do pistão: \,h_{1}=10\\ \mathrm{cm}=0,10\\ \mathrm{m}\,.
Observação: esse n vale para todo o processo (sistema fechado).
Passo 3
Usar a Primeira Lei da Termodinâmica e relacionar C_{p} e C_{v}.
Primeira Lei (sistema fechado):
Q=\Delta U+W,
onde Q é o calor transferido para o sistema, \Delta U é a variação de energia interna e W é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se o sistema realiza trabalho).
Para gás ideal, a energia interna depende só da temperatura e