Escreva os balanços de energia adequadamente simplificados para os processos listados a seguir. Em cada caso, a quantidade de material a ser utilizado como base de cálculo corresponde a 1 lb e a condição inicial é 100 psia e 370야:
A substância, confinada em um cilindro dotado de um pistão móvel sem atrito, é comprimida adiabaticamente até que sua temperatura se eleve para 550야.
A substância, confinada em um cilindro dotado de um pistão móvel sem atrito, é comprimida adiabaticamente até que sua temperatura se eleve para 550야.
Passo 1
O enunciado dá uma massa fixa de
lb de substância confinada num cilindro com pistão móvel sem atrito. O processo é adiabático e acontece sem variações de energia cinética nem potencial. A temperatura sobe de
F a
F. O conteúdo é balanço de energia para sistema fechado (massa fixa), sem trabalho de atrito e sem troca de calor.
Passo 2
Escrevemos o balanço de energia geral para sistema fechado, em termos de energia interna
, trabalho
, calor
, energia cinética
e potencial
:
Passo 3
No processo não há variação de energia cinética nem potencial, logo
. E por ser adiabático,
. Substituindo no balanço:
Passo 4
Como a única forma de trabalho é o trabalho de fronteira do pistão, definindo o trabalho por unidade de massa como
e lembrando que, pela convenção habitual,
para expansão, obtemos
Resposta
Para
lb, adiabático, sem KE nem PE: