Um tanque rígido contém Ar a 600 kPa e
. Como resultado da transferência de calor para a vizinhança, a temperatura e a pressão interna do tanque caem para
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
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
Num processo isócoro (volume constante):
Então, em cada “pedaço” infinitesimal do processo,
Integrando de 1 a 2 dá zero:
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