Um rifle calibre 30 ( de diâmetro) com um cano de 76 cm dispara um projétil de 9,72 gramas. A carga de ejeção (nitrocelulose) dentro da cápsula tem 2,59 gramas e ocupa um volume de 5 mL . A reação de detonação é:
Calcule a temperatura máxima e a pressão máxima dentro da cápsula se a detonação ocorre a volume constante. Calcule a velocidade máxima do projétil se a expansão for adiabática e desconsidere o recuo do rifle.
Dado:
Passo 1
O enunciado trata de uma detonação de nitrocelulose dentro da cápsula (volume constante ) que libera energia e gera gases, elevando a temperatura e a pressão até valores máximos . Em seguida, esses gases se expandem de forma adiabática ao empurrar o projétil pelo cano (diâmetro , comprimento ), transformando trabalho em energia cinética do projétil. Vamos usar: balanço de energia interna para volume constante, lei dos gases ideais e processo adiabático.
Passo 2
Calculamos as mols de nitrocelulose reagente:
Passo 3
Energia liberada ( kcal por mol de nitrocelulose):
Passo 4
A reação gera mol de gás (por mol de reagente). Logo
Estimando o calor específico molar a volume constante médio dos produtos por