Determine a capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio

Para determinar a capacidade calorífica específica Ср de uma mistura de argônio e nitrogênio em suas frações de massa iguais a 0,5, é necessário usar a seguinte fórmula:

Cр = (C1 x w1 + C2 x w2) / (w1 + w2)

onde C1 e C2 são as capacidades térmicas específicas de argônio e nitrogênio, respectivamente, w1 e w2 são as frações de massa de argônio e nitrogênio, respectivamente.

Para resolver o problema, é necessário conhecer as capacidades térmicas específicas do argônio e do nitrogênio a pressão constante. Na tabela de grandezas físicas você pode obter os seguintes valores:

C1 = 0,52 kJ / (kg x K) C2 = 1,04 kJ / (kg x K)

Substituindo esses valores e frações de massa na fórmula, obtemos:

Cр = (0,52 x 0,5 + 1,04 x 0,5) / (0,5 + 0,5) = 0,78 kJ / (kg x K)

Assim, a capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio em frações de massa iguais a 0,5 é igual a 0,78 kJ/(kg x K).

Tarefa 20265 resolvida.

Descrição do produto

Produto digital: Determinação da capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio

Este produto digital é uma solução para o problema de determinação da capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio em frações de massa iguais a 0,5.

A solução para o problema inclui:

• Descrição detalhada da condição do problema
• Fórmulas e leis usadas
• Derivação da fórmula de cálculo
• Resolvendo o problema com explicação passo a passo
• Resposta ao problema

Este produto digital é destinado a estudantes e professores que estudam física e termodinâmica. Pode ser usado para auto-estudo, preparação para exames e trabalhos de casa.

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Para resolver o problema você deve usar a seguinte fórmula:

Cр = (C1 x w1 + C2 x w2) / (w1 + w2)

onde C1 e C2 são as capacidades térmicas específicas de argônio e nitrogênio, respectivamente, w1 e w2 são as frações de massa de argônio e nitrogênio, respectivamente.

Para este problema, os seguintes valores podem ser obtidos na tabela de grandezas físicas:

C1 = 0,52 kJ/(kg x K) C2 = 1,04 kJ/(kg x K)

Substituindo esses valores e frações de massa na fórmula, obtemos:

Cр = (0,52 x 0,5 + 1,04 x 0,5) / (0,5 + 0,5) = 0,78 kJ / (kg x K)

Assim, a capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio em frações de massa iguais a 0,5 é igual a 0,78 kJ/(kg x K).

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Para resolver este problema, podemos usar a fórmula de cálculo da capacidade térmica específica de uma mistura de gases:

Cp(mistura) = Σ(xi * Cp,i)

onde xi é a fração molar do i-ésimo componente na mistura, Cp,i é a capacidade térmica específica do i-ésimo componente a pressão constante.

Como no nosso caso as frações mássicas de argônio e nitrogênio são iguais a 0,5, as frações molares também serão iguais a 0,5. A partir das tabelas sabe-se que as capacidades térmicas específicas do argônio e do nitrogênio a pressão constante são iguais a 0,52 e 0,75 kJ/(kg*K), respectivamente.

Então a capacidade térmica específica da mistura será igual a:

Cp(mistura) = (0,5 * 0,52) + (0,5 * 0,75) = 0,635 kJ/(kg*K)

Assim, a capacidade térmica específica de uma mistura de argônio e nitrogênio com frações de massa iguais e frações de volume iguais será igual a 0,635 kJ/(kg*K).

A capacidade térmica específica Cp é uma característica importante para misturas de gases como argônio e nitrogênio. É definido como a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma unidade de massa de uma mistura em um grau Celsius a pressão constante.

Para determinar a capacidade térmica específica Cp de uma mistura de argônio e nitrogênio, é necessário conhecer suas frações mássicas e capacidades térmicas em volume constante Cv. Para uma mistura de gases, você pode usar a fórmula:

Ср = (Cv1 + Cv2) * x1 * x2 / (x1 * Cv2 + x2 * Cv1)

onde Cv1 e Cv2 são as capacidades caloríficas do argônio e do nitrogênio a volume constante, respectivamente, x1 e x2 são as frações de massa de argônio e nitrogênio na mistura.

Assim, conhecendo as frações mássicas e capacidades térmicas em volume constante de argônio e nitrogênio, é possível determinar o calor específico Cp de uma mistura desses gases.

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