A seguir, considere
e
para o nitrogênio gasoso:
(a) Três moles de nitrogênio a
, contidos em um vaso rígido, são aquecidos até
. Que quantidade de calor é requerida se o vaso possuir capacidade calorífica desprezível? Se o vaso possuir massa igual a 100 kg com calor específico de
, que quantidade de calor será necessária?
(b) Quatro moles de nitrogênio a
estão no interior de um dispositivo êmbolo/cilindro. Que quantidade de calor deve ser extraída desse sistema, que é mantido a pressão constante, para resfriá-lo até
, se a capacidade calorífica do êmbolo/cilindro for desprezível?
(a) Três moles de nitrogênio a
(b) Quatro moles de nitrogênio a
Passo 1
O enunciado trabalha com nitrogênio gasoso ideal, cujas capacidades molares são
J mo
¹ e
J mo
¹. Para um processo a volume constante temos
e, a pressão constante,
Em ambos os casos
.
Passo 2
(a) Para o vaso rígido de capacidade desprezível, o calor fornecido vai só para o gás a volume constante. Temos
logo
Passo 3
Calculando
Passo 4
Quando o vaso tem massa
kg e calor específico
kJ k
¹ (isto é
J k
¹), sua capacidade térmica é
O calor absorvido pelo vaso é
Passo 5
O calor total necessário, gás mais vaso, é
Passo 6
(b) Para o processo a pressão constante em que o êmbolo/cilindro é desprezível, usa-se
e
Passo 7
Calculando
O sinal negativo indica que esse calor deve ser extraído do sistema.
Resposta
(a) Com vaso desprezível:
kJ.
Com vaso de kg e
kJ k
¹:
J (
kJ).
(b) kJ (ou seja,
kJ devem ser extraídos).
Com vaso de
(b)