Ar em um conjunto cilindro-pistão, inicialmente a 4 bar, 600 K e 0,43 m 3 de volume, passa por uma expansão isentrópica até uma pressão de 1,5 bar. Supondo o modelo de gás ideal para o ar, determine (a) a massa, em kg, (b) a temperatura final, em K, e (d) o trabalho, em kJ.

Passo 1

Simbora lá!

Vamo lá, temos que a constante de gás do ar é R = 0,287   k J / k g K .

Com ela, conseguimos encontrar a massa de ar no sistema, temos:

m = p V R T = 4   b a r   10 5 P a 1 b a r 0,43   m 3 287 J k g K 600   K ≈ 1   k g

Show, bora na tabela A-22 encontrar a pressão relativa em 1 e energia interna, utilizando a nossa temperatura em 1, encontraremos:

p r 1 = 16,28 ; u 1 = 434,78   k J / k g

Assim, vamos calcular a pressão relativa em 2, temos:

p r 2 = p r 1 p 2 p 1

p r 2 = 16,28 1,5 4 = 6,105

Bora voltar na tabela A-22 e interpolar para encontrar T 2   e   u 2 , assim, teremos:

T 2 = 457   K ; u 2 = 327,78   k J / k g

Passo 2

Vamo lá, para encontrar o trabalho, considerando um processo isentrópico, teremos:

W = - m u 2 - u 1

Substituindo os dados,

W = - 1   k g 327,78 k J k g - 434,78 k J k g = 107   k J

Resposta

  1. 1 kg
  2. 457 K
  3. 107 kJ
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