Um tanque rígido de
contém ar (assuma gás ideal,
e
) inicialmente a 5 bar e 600 K , que deve ser resfriado até 300 K . Determine a quantidade de calor que precisa ser removido, assim como a pressão final no tanque.
bar
Passo 1
O enunciado descreve um tanque rígido de volume constante
contendo ar ideal (com
e
), inicialmente em
e
, que é resfriado até
. Precisamos determinar (a) a quantidade de calor
removida e (b) a pressão final
. Para isso usaremos a Primeira Lei da Termodinâmica para processo a volume constante (
pois
) e a lei dos gases ideais.
Passo 2
Calculamos o número de mols
de ar no tanque usando
onde
,
,
e
.
Passo 3
O deslocamento de energia interna por mol é
com
e
. Logo
O total
do sistema é
Passo 4
Como o tanque é rígido, não há trabalho de borda (
), de modo que da Primeira Lei
O sinal negativo indica que esse calor foi removido do gás.
Passo 5
Para pressão final usamos que, em volume constante,