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Questão 4/14 - Mecânica dos Fluidos Durante o projeto de um sistema de compressão de dióxido de carbono (CO_2) para uma planta industrial, um tanque contendo 10\text{ m}^3 de CO_2 a uma temperatura de 27^\circ\text{C} e pressão de 133,3\text{ kPa (abs)} precisa ser comprimido até um volume final de 2\text{ m}^3. Para garantir a segurança do sistema e o funcionamento eficiente do compressor, os engenheiros precisam determinar a pressão final após a compressão. Eles consideram dois cenários: uma compressão isotérmica, onde a temperatura é constante, e uma compressão adiabática, onde não há troca de calor com o ambiente. O índice adiabático (k) do CO_2 é de 1,28. Com base nas condições fornecidas, determine: a) A pressão final se a compressão for isotérmica (com temperatura constante). Resposta: 666,5\text{ kPa (abs)}; b) A pressão final se o processo de compressão for adiabático (sem troca de calor). Resposta: 1045,95\text{ kPa (abs)}
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Cauã Martins Piyãko

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Vamos analisar passo a passo: Dados: - Volume inicial \( V_1 = 10 \, m^3 \) - Volume final \( V_2 = 2 \, m^3 \) - Pressão inicial \( P_1 = 133,3 \, kPa \) - Temperatura constante para isotérmica - Índice adiabático \( k = 1,28 \) a) Compressão isotérmica (temperatura constante): Para processo isotérmico de gás ideal, \( P_1 V_1 = P_2 V_2 \) Logo, \[ P_2 = P_1 \times \frac{V_1}{V_2} = 133,3 \times \frac{10}{2} = 133,3 \times 5 = 666,5 \, kPa \] b) Compressão adiabática (sem troca de calor): Para processo adiabático, a relação é: \[ P_1 V_1^k = P_2 V_2^k \implies P_2 = P_1 \times \left(\frac{V_1}{V_2}\right)^k \] Calculando: \[ P_2 = 133,3 \times \left(\frac{10}{2}\right)^{1,28} = 133,3 \times 5^{1,28} \] Calculando \(5^{1,28}\): \[ 5^{1,28} \approx e^{1,28 \times \ln 5} \approx e^{1,28 \times 1,6094} = e^{2,060} \approx 7,85 \] Então, \[ P_2 = 133,3 \times 7,85 \approx 1045,95 \, kPa \] Portanto, as respostas estão corretas: a) 666,5 kPa (isotérmico) b) 1045,95 kPa (adiabático)

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