Problema 1
Dois cilindros contém gás Nitrogênio, inicialmente a 300K. No início a pressão no interior do cilindro A é 300 kPa e no interior do cilindro B a pressão é 100 kPa. O gás comporta-se como gás ideal e o seu calor específico pode ser considerado constante e igual a Cv=20,8 kJ/(kmol K).
Os cilindros são muito bem isolados termicamente. Há uma barra conectando os dois pistões, de acordo com a Figura 1. Entre os dois pistões foi feito vácuo. O material dos pistões e da barra é bom condutor de calor. Por simplicidade, a massa dos pistões e da barra é considerada pequena e a variação da energia interna dos mesmos pode ser desprezada.
O ajuste entre os pistões e os cilindros é idêntico nos dois cilindros e o atrito não deve ser desprezado.
Figura 1 – Diagrama esquemático dos cilindros
O comprimento L é igual a 20cm. Num dado momento, as travas são retiradas e os pistões oscilam até que as pressões se equalizam.
Determinar a temperatura final do gás e explicite as hipóteses consideradas.
Problema 2
A configuração é semelhante à apresentada no Problema 1, mas agora os pistões e a barra que os liga são feitos de um material que é um excelente isolante térmico.
Figura 2 – Diagrama esquemático dos cilindros
Estimar as temperaturas em cada cilindro após as oscilações terem cessado e as pressões terem se equalizado. Descreva claramente as hipóteses consideradas.
(Problemas baseados em exemplos apresentados por Modell e Reid)