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Termodinâmica

Colégio Objetivo
Um gás ideal, inicialmente a 30º C e 100 kPa, é submetido a um processo cíclico em um sistema fechado:
a) Em um processo reversível mecanicamente, primeiramente ocorre uma compressão do gás de forma adiabática até 500 kPa, e então resfriamento à pressão constante de 500 kPa até 30º C, e finalmente expansão isotérmica até o estado original.
b) O ciclo ocorre exatamente da mesma forma, mas cada etapa é irreversível, com eficiência de 80%, em comparação com o ciclo reversível mecanicamente. Calcule Q, W, ΔU e ΔH para cada etapa do processo e para o ciclo.


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há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para responder à sua pergunta, precisamos calcular as quantidades de calor (Q), trabalho (W), variação de energia interna (ΔU) e variação de entalpia (ΔH) para cada etapa do processo e para o ciclo completo. a) Processo reversível mecanicamente: 1. Compressão adiabática: Nesse caso, como o processo é adiabático, não há troca de calor (Q = 0). O trabalho realizado pelo gás pode ser calculado usando a fórmula W = -PΔV, onde P é a pressão e ΔV é a variação de volume. Como o gás é comprimido, ΔV é negativo. Portanto, o trabalho é positivo. 2. Resfriamento à pressão constante: Nesse caso, a pressão é constante, então o trabalho realizado pelo gás é zero (W = 0). A quantidade de calor pode ser calculada usando a fórmula Q = ΔU + W, onde W é zero. Portanto, Q = ΔU. 3. Expansão isotérmica: Nesse caso, a temperatura é constante, então a variação de energia interna (ΔU) é zero (ΔU = 0). O trabalho realizado pelo gás pode ser calculado usando a fórmula W = -PΔV, onde P é a pressão e ΔV é a variação de volume. Como o gás está se expandindo, ΔV é positivo. Portanto, o trabalho é negativo. b) Processo irreversível com eficiência de 80%: Para calcular as quantidades de calor, trabalho, variação de energia interna e variação de entalpia para cada etapa do processo e para o ciclo, é necessário conhecer as temperaturas inicial e final de cada etapa. Como essas informações não foram fornecidas na pergunta, não é possível realizar os cálculos. Espero ter ajudado! Se tiver mais alguma dúvida, é só perguntar.

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Um gás ideal, inicialmente a 600 K e 10 bar é submetido a um ciclo reversível de quatro etapas, em um sistema fechado. No passo 12, a pressão diminui isotermicamente para 3 bar; no passo 23, a pressão diminui a volume constante para 2 bar; no passo 3 4, o volume diminui a pressão constante, e no passo 41 o gás retorna adiabaticamente ao seu estado inicial. Considere CP = (7/2)R e Cv = (5/2)R.
a) Esboce o processo em um diagrama PV.
b) Determine T e P desconhecidos para os estados 1,2,3 e 4.
c) Calcule Q, W, ΔU e ΔH para cada etapa do ciclo.


Um metro cúbico de um gás ideal, a 600 K e 1000 kPa, sofre uma expansão para cinco vezes o seu volume inicial como se segue:
a) Através de um processo isotérmico, mecanicamente reversível
b) Através de um processo adiabático, mecanicamente reversível. Em cada caso, calcule a temperatura e a pressão finais e o trabalho realizado pelo gás.


Um mol de gás ideal, inicialmente a 30º C e 1 bar, tem seu estado alterado para 130º C e 10 bar por três processos diferentes, todos reversíveis:
a) O gás é primeiramente aquecido isocoricamente até a temperatura de 130º C; então, ocorre compressão isotérmica até 10 bar.
b) O gás é aquecido isobaricamente até 130º C; então, comprimido isotermicamente até 10 bar.
c) Primeiramente, o gás é comprimido isotermicamente até 10 bar; então, ele é aquecido a pressão constante até 130°C. Calcule Q, W, ΔU e ΔH em cada caso.


Um mol de gás ideal a 30°C e 1 bar, passa pelas seguintes mudanças mecanicamente reversíveis: ele é comprimido isotermicamente até o ponto no qual, quando é aquecido a volume constante até 120°C, e sua pressão final é 12 bar. Calcule Q, W, ΔU e ΔH para o processo.


Determine a transferência de calor (J.mol-1) quando um dos gases identificados abaixo é aquecido em um processo em regime estacionário de 25 para 500°C na pressão atmosférica
a) Acetileno
b) Etano
c) Nitrogênio
d) Óxido Nitroso
e) Propileno


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