Nitrogênio inicialmente ocupando um volume de
, 4500 kPa , 2000K é expandido até 100 kPa e 150 K através de um processo politrópico. Determine, o coeficiente politrópico, o trabalho realizado e o calor trocado durante este processo. (3,129; 3909 kJ ; -16982 kJ)
Passo 1
Blz, vamos recapitular o que o enunciado pede. A gente tem nitrogênio (gás ideal) que começa num estado com:
• Volume inicial
• Pressão inicial
• Temperatura inicial
Ele expande até:
• Pressão final
• Temperatura final
O processo é politrópico, e a gente precisa achar:
• Volume inicial
• Pressão inicial
• Temperatura inicial
Ele expande até:
• Pressão final
• Temperatura final
O processo é politrópico, e a gente precisa achar:
- Coeficiente politrópico
- Trabalho realizado
- Calor trocado
Matéria: termodinâmica de gás ideal (processo politrópico). Vamos usar:
- Equação do gás ideal
- Relação politrópica
- Fórmula do trabalho em processo politrópico
- 1ª lei da termodinâmica (
)
Passo 2
Primeiro, a gente determina a massa do nitrogênio e o volume final:
- Gás ideal:
Aquiespecífico do N é cerca de .
- Volume final pela equação do gás ideal:
3) Agora o coeficiente politrópico:
Substituindo:
Passo 3
Calcular o trabalho num processo politrópico:
Substituindo valores (tudo em SI):
•
•
•
Então
Passo 4
Agora o calor trocado pela 1ª lei:
Para o N
•
•
Então
Resposta
Coeficiente politrópico:
Trabalho realizado:
Calor trocado:
Trabalho realizado:
Calor trocado: