Edição da associação – Questão 3-41**
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O pistão do compressor de compressão alternativa suga o ar, que se encontra a 278 k e 101,3 kPa (absolutos), e o comprime até 324 kPa (absolutos). Em seguida, calcula-se o trabalho realizado pelo pistão por quilograma de ar. Qual é o trabalho necessário para comprimir 1 kg de ar, em um cilindro fechado, usando um pistão, de 101,3 kPa (pressão absoluta) para 324 kPa (pressão absoluta)? Em ambos os casos, é considerado um compressor adiabático. Por que, para calcular o trabalho realizado pelo compressor, usa-se a fórmula W=VdP, enquanto, para calcular o trabalho realizado pelo pistão, usa-se a fórmula W=PdV? Sempre que calculo o trabalho, uso a fórmula W=PdV
No primeiro caso, o volume de gás V no cilindro do compressor é constante, enquanto a pressão P varia continuamente. Portanto, trata-se de Vdp； No segundo caso, o ar tem uma massa de 1 Kg; a pressão de compressão deve ser constante. Já o volume do ar está em constante mudança, portanto, aplica-se a fórmula Pdv.
Tanto a pressão quanto o volume, nas duas situações, não são valores constantes; eles estão em constante mudança. É necessário fazer uma integração para calcular
Eu também já me fiz essa pergunta antes; mais tarde, encontrei a resposta em um livro didático de termodinâmica. Há diferença entre a compressão do gás dentro do compressor e a compressão do gás dentro de um cilindro (um é um sistema de fluxo estável, enquanto o outro é um sistema fechado). A compressão do gás dentro do compressor segue a primeira lei da termodinâmica para “sistemas de fluxo estável”: dH = Q + W. Já a compressão do gás dentro de um cilindro segue a primeira lei da termodinâmica para “sistemas fechados”: dU = Q + W
E depois? A fórmula para calcular o trabalho não é W = -PdV?
As notações Pdv ou VdP na resposta estão incorretas; W = vdp + pdv, ou seja, ambos devem variar. A diferença é que a compressão em um sistema de fluxo estável é uma compressão adiabática do volume, onde W = -dH = Cp·dt. Já em um sistema fechado, a compressão adiabática do volume é dada por W = -dU = -Cv·dt. Em seguida, é possível utilizar as relações dos processos adiabáticos para fazer os cálculos, sendo que tanto Cv quanto Cp podem ser expressos como funções de R