Um conjunto cilindro-pistão orientado horizontalmente contém ar aquecido. O ar seresfria lentamente de um volume inicial de 0,003m3 até um volume final de 0,002m3. Duranteesse processo, a mola exerce uma força que varia linearmente de um valor inicial de 900N até umvalor final zero. A pressão atmosférica é 100kPa, e a área da face do pistão é 0,018m2. O atritoentre o pistão e a parede do cilindro pode ser desprezado. Para o ar, determine as pressões iniciale final, em kPa, e o trabalho, em kJ.

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Respostas

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2013-07-14T10:27:26-03:00
Inicialmente temos: Pg = Patm + Fel/S
Pg = 10^5 + 900/0,018
Pg = 1,5.10^5 Pa

Ao final teremos: P'g = Patm

Logo a pressão final do gás é igual a 10^5 Pa.

O trabalho gás será dado por:
W = Watm + Wfel

Watm = Patm.(Vf - Vo) = 10^5(0,002 - 0,003) = -100 J

Para calcular o trabalho da força elástica, basta encontrar a área sobre o gráfico F = -Kx.
Wfel = (900)(x)/2

Para encontrar o deslocamento x teremos: S.x = Vf - Vo
x = -1/18 m
Logo: Wfel = -25 J

Por fim teremos Wg = -125 J
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