A tabela 1 apresenta informações para de ar que está contido em um arranjo cilindro-pistão. Para cada um dos processos apresentados, forneça as informações que faltam. Observe que os processos e são todos independentes.
Tabela 1
Processo
Q (kJ)
W (kJ)
(\Delta \mathbf{U}) (kJ)
(\Delta H) (kJ)
(\mathrm{T}_{2}) (K)
(\mathrm{T}_{1}) (K)
(\mathbf{p}_{2}) (bar)
(\mathbf{p}_{1}) (bar)
(\mathbf{V}_{2}) ( (\mathrm{m}^{3}) )
(\mathrm{V}_{1}) ( (\mathrm{m}^{3}) )
(a)
Isocórico
90
573
3
(b)
Isobárico
150
400
6
(c)
Isotérmico
80
400
1
Lembre-se que o ar pode ser aproximado para um gás ideal, onde é a pressão; é o volume; é a massa em kg; é a constate dos gases ideais e é a temperatura absoluta (em Kelvin).
Dados para o ar: . Observe e estão todos em função da massa do ar (e não do número de mols) e em .
Isocórico
Passo 1
O enunciado dá três processos independentes envolvendo 0,6;kg de ar ideal com bar R=0,287;kJ/kg,K, cp=1,003;kJ/kg,K, cv=0,717;kJ/kg,K. Vamos usar: 1. Equação de estado
pV = m bar R T
2. Primeira lei da termodinâmica para sistema fechado
De<a U = Q - W, De<a U = m,cv,(T2-T1), De<a H = m,cp,(T2-T1)
3. Trabalho em processo de volume variável
W = integral p,dV
e expressões específicas para cada tipo de processo (isocórico, isobárico, isotérmico).
Passo 2
Processo (a): isocórico (V2=V1, logo W=0). Dados: De<a H=90;kJ, T2=573;K, p1=3;bar.
Calculemos De<a T e T1:
De<a H = m,cp,(T2-T1);Longrightarrow;T2 - T1 = 900,6 times 1,003approx 149,75;K,
T1 = 573 - 149,75 = 423,25;K
Energia interna e calor trocado:
De<a U = m,cv,(T2-T1)=0,6times0,717times149,75approx64,4;kJ,