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 comprimido a temperatura constante até que sua pressão se eleve para 200 psia.
A substância, confinada em um cilindro dotado de um pistão móvel sem atrito, é comprimido a temperatura constante até que sua pressão se eleve para 200 psia.
Passo 1
Temos uma substância confinada num cilindro com pistão móvel (sistema fechado), massa base de cálculo
lb, estado inicial
psia e
, comprimida de modo isoterma até
psia. O conteúdo é balanço de energia para sistema fechado e trabalho de fronteira em processo isoterma de gás ideal.
Passo 2
O balanço de energia geral para sistema fechado é
onde
é calor trocado e
é trabalho de fronteira (trabalho feito pelo sistema). As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis, logo
Assim
Passo 3
Num processo isoterma de gás ideal, a energia interna depende só da temperatura, logo
Logo o balanço simplifica-se a
Passo 4
O trabalho de fronteira em compressão reversível é
Para gás ideal
, com
constante, temos
Resposta
com
portanto