SóProvas

ID
1337776
Banca
FGV
Órgão
TJ-AM
Ano
2013
Provas
Disciplina
Engenharia Mecânica
Assuntos

Um cilindro provido de pistão apresenta volume inicial de 0,2 m3 e contém nitrogênio a 100 kPa a 25°C. Comprime-se o nitrogênio, movimentando o pistão, até que a pressão seja 1 MPa e com temperatura de 175°C. Durante esse processo, o calor é transferido do nitrogênio e o trabalho realizado sobre o nitrogênio é de 20 kJ.

Presumindo que a constante R do nitrogênio e o seus calores específicos sejam, respectivamente, constantes iguais a 0,30 kJ.kg-1K-1, 0,75 kJ.kg-1.K-1 a volume constante e 1.05 kJ.kg-1.K-1a pressão constante, assinale a alternativa que indica calor transferido nesse processo.

Alternativas
Comentários

  • Rapaz minha resposta deu letra B

    Q = U + W, como o trabalho é negativo Q = U - W

    Encontrei a massa pela fórmula P.V = m.R.T

    E apliquei em U = m.cp.∆T


  • Danilo, na formula da energia interna você deve usar cv, porque em um processo a volume constante Q=dU, então a energia interna é relacionada com o calor especifico a volume constante.

  • Paulo, perfeito! Acabei não fazendo uma análise correta de qual calor específico utilizar.

  • Posso estar errado, mas tenho a impressão que o trabalho dado na questão está errado:

    R=300J/kg.K

    n=cp/cv=1,05/0,75=1,4

    P2.V2=m.R.T2 => 1000000.V=0,224.300.448 => V=0,03m3

    W=(P2.V2-P1.V1)/(1-n) => W=-25kJ

    Henry q, acho que essa massa deveria ser dividida por mil, pois R está em kJ.

  • Desenvolvimento diferente! Não achei o motivo pelo qual estaria errada. Vamos lá:

    Q+W = DELTA (U)   (VARIAÇÃO DA ENERGIA INTERNA)

    Em que: delta U = Cv x (T1-T2)

    Logo Q + 20 = 0,75*(175-25) 

    Q = 5,6 kJ

  • Travei agora! No trecho "Comprime-se o nitrogênio, movimentando o pistão" como pode o volume se manter constante para que possamos usar Cv?

    Calculei V2=0,03m^3, não possível que essa transformação ocorra a volume constante.

  • Danilo, essa fórmula, se não me engano, só pode ser usada para o caso de compressão ADIABÁTICA. Se você reparar, a diferença do seu valor com o valor do enunciado é parecida com a resposta, pois parte do trabalho é dissipada em calor, tornando o sistema não adiabático.

    Isso pode ser visto no livro Físico-Química /Antonio Claudio L. Moreira Bastos - pg 33

  • pra mim deu letra B.

    Nao podemos considerar o Cv.. pois movimenta o pistao.

    Muito menos Cp, pois a pressão varia.

  • P.V=m.R.T   ->   100.0,2=m.0,3.298   ->   m = 0,2237kg

    DELTA(U) = m . Cv. delta(T) = 0,2237 . 0,75 . 150 = 25,16KJ

    Q = DELTA(U) + W = 25,16 + (-20) = 5,16KJ

  • Transformação politrópica.

    P1*V1/T1=P2*V2/T2

    V2=100*0,2*448,15/(298,15*1000)=0,03062 m³

    Da primeira lei temos que deltU=Q-W, com W foi de compressão externo sobre o embolo, então w=-20 kJ

    Logo: Q=deltU-20 kJ

    Assim, temos que deltU é o trabalho de compressão do gás dado por:

    W1=P2V2-P1V1/(1-k), onde k = Cp/Cv=1,4

    W1=1000*0,030062-100*0,2/0,4=25,155 kJ

    Substituindo temos, Q=25,155-20 = 5,16 KJ