Curso de termodinâmica/Exercícios de termodinâmica/C2

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Predefinição:Exercicios sobre o primeiro principio

Enunciado

Calcular o trabalho executado por 10 moles de gás perfeito, quando submetidos a uma dilatação de 1atm a 0°C até 0,1 atm a 0°C, seguindo o seguinte caminho:

  • diminuir a pressão externa até uma pressão de 0,5 atm, mantendo o volume constante
  • dilatar o gás a pressão constante até atingir a temperatura inicial de 0°C
  • diminuir novamente a pressão
  • no fim, deixar o gás se dilatar a pressão constante

Solução

Ficheiro:ExTerC2.gif


  • Condições em A (equilíbrio):
    • PA=1atm=101300Pa


    • VA=nRTPA=10(mol)⋅8,314(J.K−1mol−1)⋅273,16(K)101300(Pa)=0,2242m3


  • Condições em B (transitório)
    • PB=0,5atm=50650Pa


    • VB=0,2242m3


  • Condições em C (equilíbrio)
    • PC=50650Pa


    • Vc=nRTPc=10(mol)⋅8,314(J.K−1mol−1)⋅273,16(K)50650(Pa)=0,4484m3


  • Condições em D (transitório)
    • PD=0,1atm=10130Pa


    • VD=0,4484m3


  • Condições E (equilíbrio)
    • PE=10130Pa


    • VE=10(mol)⋅8,314(J.K−1mol−1)⋅273,16(K)101300(Pa)=2,242m3


Trabalho exercido (é energia que sai do sistema → é negativa)

  • A → B volume constante → não há trabalho
  • B → C ΔW=−PC⋅(VC−VB)=−50650⋅(0,4484−0,2242)=−11355J
  • C → D volume constante → não há trabalho
  • D → E ΔW=−PE⋅(VE−VD)=−10130⋅(2,242−0,4482)=−18171J


Total ΔW=−11355−18171)=−29526J

Predefinição:AutoCat