Um gás ideal a 30^circ C e 100 kPa passa por um processo cíclico em um sistema fechado. Suponha que, no processo reversível, o gás é comprimido adiabaticamente até 4,935 atm em uma primeira etapa. Em seguida, é resfriado a pressão constante até 30^circ C e finalmente retornando isotermicamente até seu estado original. Considerando CP= (7/2)R e CV=(5 / 2) R, calcule Q, W, De e De para cada etapa do processo.

Passo 1

Beleza, vamos desenrolar a questão. A ideia é estudar um ciclo de um gás ideal num sistema fechado que passa por três etapas:
  1. Compressão adiabática reversível de , até .
  2. Resfriamento isobárico em até voltar a .
  3. Expansão isotérmica até o estado inicial ( , ).
Conteúdo: termodinâmica básica de gases ideais, 1ª lei ( ) e propriedades específicas ( , , ). Vamos assumir mol e .

Passo 2

Processo 1: adiabático reversível
  1. Como De (adiabático), a 1ª lei fica
T2 = T1l(P2P1r)^gamma-1gamma =303; K;times 5^!0,41,4 approx480,1; K
  1. Primeiro achamos De usando
W = Q - De
  1. Variação de energia interna:
De
  1. Trabalho realizado pelo gás:
(signo negativo: trabalhamos sobre ele).
5) Variação de entalpia:

Passo 3

Processo 2: isobárico em Q = n CP ,De de W = P,De até De.
  1. De.
  2. Calor trocado:
  1. Trabalho de expansão (isobárico):
  1. Energia interna:
  1. Entalpia:

Passo 4

Processo 3: isotérmico em W = nRTlnVfVi = nRTlnPiPf =1cdot8,314cdot303ln5 approx4,05times10^3; J de Q = De a .
  1. Como é isotérmico de gás ideal, e .
  2. Trabalho (reversível):
  1. Calor trocado:

Resposta

Resumo dos resultados (por mol):
Processo 1 – adiabático



Processo 2 – isobárico



Processo 3 – isotérmico



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