[IME- 2012/2013- 2fase]A figura acima representa u

[IME- 2012/2013 - 2ª fase]

A figura acima representa um sistema, inicialmente em equilíbrio mecânico e termodinâmico, constituído por um recipiente cilíndrico com um gás ideal, um êmbolo e uma mola. O êmbolo confina o gás dentro do recipiente. Na condição inicial, a mola, conectada ao êmbolo e ao ponto fixo A, não exerce força sobre o êmbolo. Após 3520 J de calor serem fornecidos ao gás, o sistema atinge um novo estado de equilíbrio mecânico e termodinâmico, ficando o êmbolo a uma altura de 1,2 m em relação à base do cilindro. Determine a pressão e a temperatura do gás ideal:

a) na condição inicial;

b) no novo estado de equilíbrio.

 

Observação:

• Considere que não existe atrito entre o cilindro e o êmbolo.

Dados:

• Massa do gás ideal: 0,01 kg;

• Calor específico a volume constante do gás ideal: 1.000 J/kg.K;

• Altura inicial do êmbolo em relação à base do cilindro: X1 = 1 m;

• Área da base do êmbolo: 0,01 m² ;

• Constante elástica da mola: 4.000 N/m;

• Massa do êmbolo: 20 kg;

• Aceleração da gravidade: 10 m/s² ; e

• Pressão atmosférica: 100.000 Pa.