Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica

Passo 4 (Equipe)

Um tanque rígido com volume de 1m3 contém amônia a 100kPa e 300K e está conectado, através de uma tubulação com válvula, a outro tanque com volume de 0,5m3 que contém amônia a 250 KPa e 400K. A válvula é aberta e espera-se até que a pressão se torne uniforme. Sabendo que a temperatura final de equilíbrio é de 325K, determine a pressão final do processo.

P.V=n.R.T

100 kPa .1000 L=n. 8.314 .300K= nA=1000008.314 .300

250 kPa .500 L=n. 8.314 .400K= nB=1250008.314 .400

n=nA+nB

P.V=n.R.T

P .1500L= 1000008,314 .300+ 1250008,314 .400

P=100000 .400+125000 .3001500.400.300 .T

P=40.106+ 37,5. 106180.106

P=140kPa

ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas)

_ Aula-tema: Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica.

Essa atividade é importante para que você estude o funcionamento de máquinas térmicas que a partir da expansão sofrida por um gás gere movimento, que possa ser aproveitado na realização de alguma tarefa.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Um dos primeiros motores construídos com a finalidade de bombear água de uma mina de carvão foi desenvolvido por Thomas Newcomen em 1705 e usava, pela primeira vez, um conjunto cilindro-pistão. O vapor era produzido no aquecedor (a) e conduzido através da válvula manual (b) até o cilindro (c). O vapor iria empurrar o pistão até a posição mostrada, permitindo que a haste (d) descesse para dentro do reservatório de água (ou mina). A válvula (e) era então aberta para permitir um jato de água sobre o cilindro, capaz de condensar o vapor ali dentro, provocando o vácuo necessário. O pistão era então empurrado para baixo pela pressão atmosférica, levantando a haste e bombeando água para fora através da linha (f). A válvula (e) era fechada, a válvula (b) era aberta e o procedimento era repetido. A linha (g) era aberta intermitentemente para permitir que o vapor condensado pudesse ser retirado do cilindro.

Em 1763, James Watt, notou a baixíssima eficiência da máquina de Newcomen e suspeitou que grande parte do vapor quente poderia ser resfriado, condensado e ter seu volume bastante reduzido ao entrar no cilindro resfriado. Ele introduziu diversas inovações à máquina de Newcomen, entre elas o uso de um condensador externo (a). Na sua máquina, o vapor era aquecido em um boiler e era conduzido pela tubulação (b). A válvula (c), controlada a partir da

haste (d), permitia o vapor entrar na parte superior do pistão (e). Isso empurrava o pistão para baixo e, através da barra (f), levantava as hastes (g) e (h) da bomba. Tal movimento retirava a água do reservatório (i) através da tubulação (j) e também do reservatório (k) para o reservatório (i). A válvula (l) era então movida para permitir o vapor entrar na base do pistão; assim equilibrado,

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