A Termodinâmica

...

V=0,5 m³

n=0,42

R=8,31 Kj/kmol.k

T=298 k

n=m/M

n=10/24

n=0,42 kg/mol

k=273+25

k=298

P.v=n.R.T

P=n.R.T/v

P=0,42.8,31.298/0,5

P=+ou- 2080 kPa

slide:

R=R/M

R=8,3145/24

R=0,34644 Kn m/kg K

P=m.R.T/V

P=10.0,34644.298,2

P=2066 kPa

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Considere como sistema o gás contido no conjunto cilindro-êmbolo mostrado na figura 4.7; vários pesos pequenos estão sob o êmbolo. A pressão inicial é igual a 200 kPa e o volume inicial do gás é 0,04 m³.

A. Coloque um bico de Bunsen embaixo do cilindro e deixe que o volume do gás aumente para 0,1 m³, enquanto a pressão permanece constante. Calcule o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo.

como a pressão é constante, concluimos que.

P1=200 kPa

P2=200 kPa

V1=0,04 m³

V2=0,1 m³

1W2=integral1a 2Pdv

1W2=200(0,1-0,04)

1W2=12 Kj

B.Considere o mesmo sistema e as mesmas condições iniciais, porém, ao mesmo tempo em que o bico de Bunsen está sob o cilindro e o êmbolo está se elevando, remova os pesos do êmbolo, de tal maneira que durante o processo a temperatura do gás se mantenha constante.

Se admitirmos que o modelo gás ideal seja válido, da equação 3.5

PV=m.RT

T=constante

P1=200 kPa

V1=0,04 m³

V2=0,1 m³

1W2=P1.V1.ln(V2/V1)=m.R.T

1W2=200.0,04.ln(0,1/0,04)

1W2=7,33 kJ

Considere o mesmo sistema, porém, durante a transferência de calor, remova os pesos de tal maneira que a expressão PV= constante descreva a relação entre a pressão e o volume durante o processo. Novamente o volume final é 0,1 m³. calcule o trabalho no processo.

Esse processo é politrópico, com n=1,3. analisando o processo, concluimos novamente que o trabalho pode ser calculado com a equação 4.4 e que a integral é dada pela equação 4.5 assim

P=200(0,04/0,10)^1,3=60,77 kPa

1W2=(P2.V2-P1.V1)/(1-1,3)=6,41 kj

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Considere uma pedra de massa 10 kg e um tanque que contém 100 kg de água. inicialmente a pedra está 10,2 m acima da água e ambas estão a mesma temperatura (estado 1). a pedra cai, então, dentro da água.

Admitindo que a aceleração da gravidade seja igual a 9,80665 m/s², determinar /\U, /\EC, /\EP, Q e W para os seguintes estados finais:

a. A pedra imediatamente antes de penetrar na água (estado2)

b. A pedra acabou de entrar em repouso no tanque (estado 3)

c. O calor foi transferido para o ambiente de modo que a pedra e a água apresentam temperaturas uniformes e iguais à temperatura inicial (estado 4).

a.Ep=m.g.h

Ep=10.9,80665.10,2

Ep=1.10³ J ou 1Kj

b.c.

Ep=1 Kj

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Determine para a água e nos estados indicados, as propriedades que faltam (P,T, x e v)

a. T=300ºC, u=2780 kJ/kg

u

2781

2780

2776

P

1600

P

1800

(2781-2776)/(2780-2776)=(1600-1800/P-1800)

5/4=-200/P-1800

-800=5P-9000

P=1640

v

0,15862

v

0,14021

(2781-2776)/(2780-2776)=(0,15862-0,14021/v-0,14021)

5/4=0,01841/v-0,14021

0,07364=5v-0,70105

v=0,1549 m³/kg

b. P=2000 kPa, u= 2000 kJ/kg

u=U1+x.(Uu=Ul)

2000=906,42+x.(2600,26-906,42)

x=0,645

u=2000 kj/kg

v=v1+xo.(Vv-Vl)

v=0,001177+0,645(0,09963-0,001177)

v=0,06467 m³/kg

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O macaco hidraulico de um posto de gasolina levanta um automóvel que apresenta massa igual a 1750 kg. O curso do pistão do macaco é 1,8 m e a pressão na seção de descarga da bomba hidráulica que aciona o macaco é sempre igual a 800 kPa. determine o aumento de energia potencial do automóvel e o volume de óleo que foi bombeado para o conjunto cilindro - pistão deste macaco.

E=m.g.h