6.42 - Ar contido em um tanque rígido isolado equipado com um agitador, inicialmente a 4 bar, 40ºC e um volume de 0,2 m3, é agitado até que sua temperatura alcance 353ºC. Admitindo o modelo de gás ideal, com k=1,4 para o ar, determine (a) a pressão final, em bar, (b) o trabalho, em kJ, e (c) a quantidade de entropia gerada, em kJ/K. Despreze as energias cinética e potencial.
Passo 1
As considerações que podem ser feitas acerca do processo é:
-Sistema fechado;
-Modelo de gás ideal para o ar;
-Variações de energia cinética e potencial desprezíveis;
-Processo sem transferência de calor, Q=0, pois é um tanque isolado;
Vamos escrever o valor da constante universal do gás
Pela tabela A-1 iremos obter o peso molecular do ar
Calcularemos a constante do gás para o ar
Substituindo
Passo 2
Iremos calcular a constante de calor específica em volume constante
Onde k e a proporção de calor específico
Substituindo
Vamos escrever a equação do gás ideal para o ar na condição inicial
Passo 3
- Iremos calcular a pressão final
- Calculando o trabalho
- Para calcular a entropia produzida por um processo de volume constante para um gás ideal
Passo 5
Aplicando os valores
O valora negativo indica que o trabalho é fornecido para a roda de pás.
Passo 7
Substituindo (visto que o volume é constante)
Substituindo os valores numéricos
Resposta
A)
B)
C)