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Um gás no interior de um cilindro tem volume inicial de 0,15 m3 e temperatura de 27 °C. A pressão interna inicial é de 150 kPa. Um trabalho de 25 kJ é realizado para comprimir o gás, que atinge a temperatura de 127 °C. O calor específico do gás é admitido constante e igual a 0,8 kJ/kg.K. A constante do gás é 0,3 kJ/kg.K. A massa do gás e o calor transferido no processo são, respectivamente,

(A) 0,10 kg e 33 kJ.
(B) 0,25 kg e 5 kJ.
(C) 0,10 kg e 17 kJ.
(D) 0,25 kg e 45 kJ.
(E) 1 kg e 30 kJ.
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Aprendendo com Desafios

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos calcular a massa do gás e o calor transferido no processo. 1. Cálculo da massa do gás: Usamos a equação do estado do gás ideal: \[ PV = mRT \] Onde: - \( P = 150 \, \text{kPa} = 150 \times 10^3 \, \text{Pa} \) - \( V = 0,15 \, \text{m}^3 \) - \( R = 0,3 \, \text{kJ/kg.K} = 300 \, \text{J/kg.K} \) - \( T = 27 \, °C = 300 \, K \) Substituindo os valores: \[ 150 \times 10^3 \times 0,15 = m \times 300 \times 300 \] \[ 22500 = m \times 90000 \] \[ m = \frac{22500}{90000} = 0,25 \, \text{kg} \] 2. Cálculo do calor transferido: Usamos a primeira lei da termodinâmica: \[ Q = \Delta U + W \] Onde: - \( \Delta U = m \cdot c_v \cdot \Delta T \) - \( W = -25 \, \text{kJ} \) (trabalho realizado sobre o gás) A variação de temperatura: \[ \Delta T = 127 - 27 = 100 \, K \] Agora, calculando \( \Delta U \): \[ \Delta U = 0,25 \cdot 0,8 \cdot 100 = 20 \, \text{kJ} \] Agora, substituindo na equação da primeira lei: \[ Q = 20 - 25 = -5 \, \text{kJ} \] O calor transferido é negativo, indicando que o calor foi retirado do sistema. Portanto, a massa do gás é \( 0,25 \, \text{kg} \) e o calor transferido é \( -5 \, \text{kJ} \). A alternativa correta é: (B) 0,25 kg e 5 kJ.

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