Como resolver a questão abaixo?

Física Termodinâmica Ensino Superior

Um tanque isolado de 2m³ é enchido com R-134a por meio de uma linha em que o refrigerante está a 3 MPa e 90°C. O tanque está inicialmente em vácuo, e a válvula é fechada quando a pressão interna do tanque atinge 3 MPa. Determine a massa que flui para o tanque e sua temperatura final.

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Bernardo perguntou há 2 anos

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Professor Thiago L.
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Respondeu há 2 anos
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Oi, bem? Então, considerando que o gás seja ideal, temos que a seguinte equação representará o seu estado após o processo:

Assim, para encontrarmos a massa de gás que fluiu para o interior tanque, nós precisamos primeiro descobrir o número de mols injetados nesse processo, isto é, "n". Uma vez que tenhamos esse valor, estaremos a uma regra de três de descobrir a massa.

Beleza, mas antes de substituir os valores informados na equação, vamos listar os dados fornecidos e transformar as grandezas mencionadas para o SI:

  • Gás a ser injetado = R-134a;
  • Massa molar do R-134a = MM = 102,03 g/mol = 0,10203 kg (peguei no Google);
  • Volume do tanque = V = 2 m³;
  • Pressão final = P = 3 MPa;
  • Temperatura do tanque após o processo = T = 90 + 273 = 363 K (o tanque está isolado = processo aproximadamente adiabático, paredes rígidas = não há trabalho de expansão/contração. Juntando isso na primeira lei da termodinâmica, temos que a energia interna do gás é constante durante o processo, de tal forma que a sua temperatura não é alterada);
  • Constante universal dos gases ideais = R = 8,31 m³ Pa / K . mol;
  • número de mols = n = ? (é o que queremos descobrir);

Agora vamos substituir esses dados na equação acima:

E portanto:

 

Espero ter ajudado e bons estudos!

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