- ( 2,5 pontos) Um tanque rígido isolado equipado com um agitador contèm ar inicialmente a
e unn volume de
. O ar recebe uma transferência de energia por meio de trabalho a partir do agitador correspondente a 400 kJ . Admitindo o modelo de gás ideal para o ar e desprezando as variações de cnergias cinética e potencial, determine:
(a) a massa de ar contida no tanque, em kg.
(b) a temperatura final, em K.
(c) a pressão final, em kPa .
(d) a quantidado de entropia gerada,
.
(a) a massa de ar contida no tanque, em kg.
(b) a temperatura final, em K.
(c) a pressão final, em kPa .
(d) a quantidado de entropia gerada,
Passo 1
O enunciado descreve um sistema fechado (tanque rígido) com ar modelado como gás ideal, inicialmente em
,
e volume constante
. O tanque é termicamente isolado (
) e recebe trabalho de agitação
. Vamos determinar:
a) massa , b) temperatura final
, c) pressão final
, d) entropia gerada
.
a) massa
Passo 2
Para achar a massa usamos a equação de estado do gás ideal:
em que tomamos
. Substituindo,
Passo 3
Pela primeira lei para sistema fechado desprezando energia cinética e potencial:
e como
(para gás ideal) com
,
Passo 4
Como o volume é constante, a pressão final vem de
ou simplesmente
Passo 5
Pela segunda lei, a entropia gerada num sistema fechado é
Para gás ideal em volume constante
por unidade de massa, logo
Portanto
.
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)