Exercício de Termodinâmica I 10

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v
Propriedade da Eq.12.15 
Rmix = 0,4 RCH4 + 0,6 RC3H8
P = C v-1
é
pés-lbf
P
Btu
2
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
= 0,4 × 96,35 + 0,6 × 35,04 = 59,564 = 0,07656 lbm R lbm R
T
12.148E 
Um dispositivo de pistão e cilindro contém 0,3 lbm de uma mistura de 40% de metano e 60% de 
propano em massa a 540 R e 15 psia. O gás é agora lentamente comprimido num processo 
isotérmico (T = constante) até uma pressão final de 40 psia. Mostre o processo em um diagrama 
PV e encontre o trabalho e a transferência de calor no processo.
Processo: T = gás constante e ideal =>
T = C
Solução:
1W2 = ÿ P dV = mRmixT ÿ (1/V)dV = mRmixT ln (V2/V1)
2
CV Mistura de metano e propano, esta é uma massa de controle.
= mRmixT ln (P1/P2)
1
Suponha que o metano e o propano sejam gases ideais nessas condições.
= 0,3 × 0,07656 × 540 ln (15/40) = -12,16 Btu
1
Energia Eq.5.11: m(u2 ÿ u1) = 1Q2 - 1W2
Agora transferência de calor da equação de energia onde notamos que u é uma 
constante (gás ideal e T constante) então 
1Q2 = m(u2 - u1) + 1W2 = 1W2 = -12,16 Btu
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1v2 ; _ Equação de Entropia: s2 - s1 = 0
Uma mistura de 4 lbm de oxigênio e 4 lbm de argônio está em um arranjo de cilindro de pistão isolado 
a 14,7 lbf/in.2, 540 R. O pistão agora comprime a mistura até metade de seu volume inicial. 
Encontre a pressão final, a temperatura e o trabalho do pistão.
-
Como T1 >> TC assume gases ideais.
P2 = P1 (v1 /v2 )
v2 = v1 /2
Eq. de Energia: u2 - u1 = 1 q2 - 1 w2 = Eq. 
de Processo: Pvk = constante,
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
= P1 (2)k ; T2 = T1 (v1 /v2 )
Encontre kmix para obter mix P2 , T2 e Cv para u2 - u1 Rmix 
= ÿci Ri = (0,5 × 48,28 + 0,5 × 38,68)/778 = 0,055887 Btu/lbm R CPmix = ÿci CPi = 0,5 
× 0,219 + 0,5 × 0,1253 = 0,17215 Btu/lbm R Cvmix = CPmix - Rmix = 0,11626, 
kmix = CPmix/Cvmix = 1,4807 P2 = 14,7(2)1,4805= 41,03 lbf/in2, T2 = 540 × 
20,4805= 753,5 R 1 w2 = u1 - u2 = Cv (T1 -T2 ) = 0,11626 (540 - 753,5) = 
-24,82 Btu/lbm 1 W2 = mtot 1 w2 = 8 (-24,82) = -198,6 Btu
12.149E
= T1 (2)k-1
k k-1
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