Nesse problema, nem a pressão, nem o volume permanecem constantes, o que me leva a crer que não é possível usar as equações U=nCvΔT e nem U=nCpΔT
( U: energia interna, n: número de mols, Cv: Capacidade térmica a volume constante, Cp: Capacidade Térmica à pressão constante). Como resolvê-lo? Se as três variáveis de estado (P,V,T) variam?
Reparem que nesse problema não é utilizado o número de mols como unidade, mas a unidade de massa kg ( o que é mais comum em engenharia), mas em compensação foi fornecido o peso molecular do ar.
Obrigado
Gustavo
O enunciado é o seguinte:
Sistema: ar no interior de um cilindro dotado de pistão.
ResponderExcluirHipótese: ar considerado gás ideal
Vinicial = 0,75 m3
pinicial = 100 kPa
Tinicial = 298 K
Para gás ideal
pinicial Vinicial = m R Tinicial =>
m = pinicial Vinicial / (R Tinicial) =>
m = 100 x 0,75 / (0,2870 x 298) kg =>
m = 0,877 kg
pfinal = 800 kPa
Tfinal = 373 K
Calor é retirado do sistema(negativo) ao longo do processo.
Trabalho = - 15 kJ ( é negativo porque o trabalho é realizado sobre o sistema).
Aplicando a Primeira Lei da Termodinâmica:
(Ufinal - Uinicial) = Calor - Trabalho
Hipótese: Cv = 0,7165 kJ/kg K constante
(Ufinal - Uinicial) = m Cv (Tfinal - Tinicial) =>
(Ufinal - Uinicial) = 0,877 x 0,7165 x 75 = 47,1 kJ
Substituindo na equação da Primeira Lei:
47,1 = Calor - (-15) =>
Calor = 32,1 kJ (sinal positivo)
Pelo resultado obtido chega-se à conclusão que o enunciado da questão está incorreto.
Para que o calor tivesse sido retirado do sistema (negativo), o módulo do trabalho realizado sobre o sistema teria de ser superior a 47,1 kJ.