Um gás ideal passa pela seguinte sequência de processos mecanicamente reversíveis em um sistema fechado:
a) De um estado inicial a
e 1 bar , ele é comprimido adiabaticamente até
;
b) Ele é então resfriado de
a
, a pressão constante;
c) Finalmente, ele é expandido isotermicamente até o seu estado original.
Considere que 0 ar seja um gás ideal com capacidades caloríficas constantes,
e
. Calcule
e
em cada um desses processos.
a) De um estado inicial a
b) Ele é então resfriado de
c) Finalmente, ele é expandido isotermicamente até o seu estado original.
Considere que 0 ar seja um gás ideal com capacidades caloríficas constantes,
Passo 1
Beleza, vamos lá: o enunciado fala de um gás ideal (ar) que passa por três processos reversíveis num sistema fechado.
Conteúdo: 1ª Lei da Termodinâmica, gás ideal, processos adiabático, isobárico e isotérmico, capacidades caloríficas constantes ( ,
).
O que vamos precisar:
Conteúdo: 1ª Lei da Termodinâmica, gás ideal, processos adiabático, isobárico e isotérmico, capacidades caloríficas constantes (
O que vamos precisar:
- Primeira Lei:
(com trabalho feito pelo gás) - Relações para cada processo:
- Adiabático:
, , - Isobárico:
, , - Isotérmico:
, ,
Além disso, para ligar volumes e pressões no adiabático:
- Adiabático:
Passo 2
Processo (a): compressão adiabática de
(
K),
bar até
(
K).
- Qₐ = 0
-
-
-
Passo 3
Processo (b): resfriamento isobárico de
K pra
K à pressão
(a mesma do fim do adiabático).
-
K -
-
-
-
(num processo isobárico)
Passo 4
Processo ©: expansão isotérmica em
K do estado após (b) até o estado original (
bar,
K).
- Primeiro, a pressão após (a) é
- Como no isobárico (b) a
ela não muda, o volume antes de © vale e o volume final é .
Logo
- Trabalho e calor no isotérmico:
Resposta
Expressões por mol (
):
Processo (a):
Processo (b):
Processo ©: