Um gás ideal a
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
e finalmente retornando isotermicamente até seu estado original. Considerando
(7/2)R e
, calcule
e
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:
- Compressão adiabática reversível de
, até . - Resfriamento isobárico em
até voltar a . - 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
- Como
(adiabático), a 1ª lei fica
- Primeiro achamos
usando
- Variação de energia interna:
- Trabalho realizado pelo gás:
(signo negativo: trabalhamos sobre ele).
5) Variação de entalpia:
5) Variação de entalpia:
Passo 3
Processo 2: isobárico em
de
até
.
-
. - Calor trocado:
- Trabalho de expansão (isobárico):
- Energia interna:
- Entalpia:
Passo 4
Processo 3: isotérmico em
de
a
.
- Como é isotérmico de gás ideal,
e . - Trabalho (reversível):
- Calor trocado:
Resposta
Resumo dos resultados (por mol):
Processo 1 – adiabático
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Processo 2 – isobárico
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Processo 3 – isotérmico
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