Um tanque rígido contém Ar a 600 kPa e 200^circ C. Como resultado da transferência de calor para a vizinhança, a temperatura e a pressão interna do tanque caem para 70^circ C e 300 kPa . Determine o trabalho de fronteira realizado durante esse processo.

Passo 1

O enunciado diz que temos um tanque rígido (volume constante) cheio de ar, inicialmente a 600 kPa e 200 °C, e que, por perda de calor, o estado final fica em 300 kPa e 70 °C. A matéria envolvida é Termodinâmica – trabalho de fronteira em processos de gases. Para resolver, vamos usar a definição de trabalho de fronteira
Wb = integral1^2 p,dV
e o fato de que, num tanque rígido, não muda.

Passo 2

Na teoria de trabalho de fronteira, o trabalho realizado por um sistema fechado é
Wb = integralV1^V2 p,dV
Num processo isócoro (volume constante):
V2 - V1 = 0 Longrightarrow dV = 0
Então, em cada “pedaço” infinitesimal do processo,
p,dV = p times 0 = 0
Integrando de 1 a 2 dá zero:
Wb = integral1^2 p,dV = 0

Passo 3

Mesmo que a pressão e a temperatura mudem, se o volume não varia, não há deslocamento de fronteira para gerar trabalho. Logo, o trabalho de fronteira ao longo de todo o processo isócoro é nulo.

Resposta

O trabalho de fronteira realizado durante esse processo é
boxedWb = 0,

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