A amônia é estrangulada a partir de
e
até uma pressão de 291 kPa em um sistema de refrigeração. Encontre a temperatura de saída e a geração de entropia específica no processo.
Passo 1
Beleza! O enunciado fala sobre um processo de estrangulamento da amônia em um sistema de refrigeração. Vamos usar a Termodinâmica, especificamente os conceitos de processo isentrópico e entropia. Precisamos descobrir a temperatura de saída e a geração de entropia específica nesse processo. Para isso, vamos precisar das propriedades termodinâmicas da amônia e aplicar as equações de conservação de energia e segunda lei da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um processo de estrangulamento. Nesse tipo de processo, a amônia passa por uma válvula que reduz a pressão sem realizar trabalho externo e sem troca de calor com o ambiente. Isso significa que a entalpia permanece constante durante o processo. Então, temos:
Onde $ h_1 $ é a entalpia na entrada e $ h_2 $ é a entalpia na saída.
Passo 3
Com a entalpia constante, podemos usar as tabelas termodinâmicas da amônia para encontrar a temperatura de saída $ T_2 $. Primeiro, identificamos as propriedades na condição de entrada: pressão $ P_1 = 1,5 $ MPa e temperatura $ T_1 = 35^{\circ} \mathrm{C} $. Usando as tabelas, encontramos $ h_1 $. Como $ h_2 = h_1 $, buscamos na tabela a temperatura correspondente a $ h_2 $ na pressão de saída $ P_2 = 291 $ kPa.
Passo 4
Após encontrar $ T_2 $, precisamos calcular a geração de entropia durante o processo. A segunda lei da termodinâmica nos diz que a variação de entropia $ \Delta S $ é dada por:
Onde $ S_1 $ e $ S_2 $ são as entropias específicas na entrada e na saída, respectivamente. Usando as tabelas, encontramos esses valores e calculamos $ \Delta S $.
Passo 5
Finalmente, a geração de entropia específica $ S_{gen} $ no processo é igual à variação de entropia $ \Delta S $, já que não há interação com o ambiente que possa alterar essa geração.
Resposta
A temperatura de saída da amônia após o estrangulamento é $ T_2 = $ [valor obtido das tabelas] e a geração de entropia específica no processo é $ S_{gen} = $ [valor calculado].