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Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) · Marinha do Brasil 2021

Questão 50 — Termodinâmica: Gases Ideais e Trabalho Isotérmico

Termodinâmica Gases Ideais e Trabalho Isotérmico

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2021

Marinha do Brasil · Motores · Caderno Amarela

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A equação (1) estabelece a lei dos gases ideais, que pode ser reescrita no formato demonstrado pela equação (2), através do volume específico v = V/m e da constante de um gás particular R = R̄/M. Nessas equações V representa o volume, m a massa do sistema, R̄ a constante universal dos gases, p a pressão, T a temperatura e M a massa molar do gás.

Equações (1) pV = nR̄T = (m/M)R̄T e (2) p(V/m) = (R̄/M)T.

Para gases ideais, o trabalho específico w_i,f = W_i,f/m realizado pelo sistema em um processo isotérmico que vai do estado inicial (i) para o final (f) é dado por:

Equação (3): w_i,f = p_i·v_i·ln(v_f/v_i).

Considere como sistema o CO₂ (R = 0,1889kJ/(kgK)), admitido como gás ideal contido em um dado cilindro, realizando o ciclo mostrado no diagrama p − V. Calcule a massa do gás, considerando que o trabalho realizado pelo sistema do processo que vai do estado 3 para o estado 1 é dado por W₃,₁ = 674,3730kJ/K, que a razão dos volumes nos estados 2 e 1 é V₂/V₁ = 0,5, que a temperatura no estado 3 é de T₃ = 327°C.
Dados:
ln(2) = 0,7; e
0°C equivalente a −273K.

Diagrama p-V com estado 3 em p₃ e V₃ = V₂, curva pV = const. de 3 até 1, e processo a pressão constante p₂ = p₁ de 1 até 2.
Figura – Diagrama p − V
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Gabarito: E

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito final SSPM CP-CAP 2021 — página 14