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 está confinada em um vaso conectado a um segundo recipiente de igual volume e inicialmente a vácuo. Há uma válvula fechada na linha que une os dois vasos. A condição final do processo é alcançada abrindo-se a válvula e permitindo-se que as pressões e temperaturas se equalizem adiabaticamente.
A substância está confinada em um vaso conectado a um segundo recipiente de igual volume e inicialmente a vácuo. Há uma válvula fechada na linha que une os dois vasos. A condição final do processo é alcançada abrindo-se a válvula e permitindo-se que as pressões e temperaturas se equalizem adiabaticamente.
Passo 1
O enunciado descreve um processo de expansão livre adiabática de uma substância confinada, inicialmente num volume
a
e
, para outro volume
em vácuo, totalizando
. A massa total é fixa (
). O conteúdo da matéria é a Primeira Lei da Termodinâmica para sistema de massa fixa (sistema fechado).
Passo 2
Definimos o sistema como ambos os recipientes juntos. Como não há troca de massa com o exterior,
. O volume total do sistema é constante (
), pois os vasos são rígidos.
Passo 3
Escrevemos a Primeira Lei para sistema fechado, incluindo todas as formas de energia:
Passo 4
Identificamos simplificações:
- Processo adiabático:
. - Paredes rígidas: trabalho de fronteira
. - Sem eixos nem turbinas: trabalho de eixo
. - Variações de energia cinética e potencial desprezíveis:
.
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