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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Brunetti - Mecânica dos Fluidos - Ed: 2º - Capítulo 12.Exercício - Ex. 4

Ao longo de uma tubulação escoa vapor de água, considerando gás perfeito, com k = 1,327 e c p = 1872 J k g K . Numa seção (1) um manômetro indica 0,4 Mpa e um termômetro indica 300 º C . Em outra seção (2) a jusante, um manômetro indica 0,4 Mpa e a temperatura 150ºC. Sendo a pressão atmosférica local 100kPa, qual é a variação da entropia específica de (1) a (2)?

Passo 1

A variação de entropia é dada pela equação:

Δ s = c p ln ⁡ T 2 T 1 - R ⋅ ln ⁡ p 2 p 1

Já possuímos os seguintes dados:

  • c p = 1872 J k g K
  • P 1 = 0,4   M P a = 400 k P a   ( m a n o m e t r i c o )
  • T 1 = 300 º C = 573   K
  • P 2 = 0,4   M P a = 400 k P a   m a n o m e t r i c o
  • T 2 = 150 º C = 42 3   K
  • P a t m = 100   k P a

Para calcular a entropia, precisamos determinar a contante do gás R e as pressões absolutas p 1 e p 2

Passo 2

Vamos determinar as pressões absolutas:

p 1 = P 1 + P a t m = 400 k P a + 100 k P a = 500 k P a

p 2 = P 2 + P a t m = 400 k P a + 100 k P a = 500 k P a

E podemos determinar a constante dos gases com a equação:

R = c p k - 1 k = 1872 J k g K ( 1,4 - 1 ) 1,4 = 534,86 J k g ⋅ K

Passo 3

Agora podemos calcular a entropia:

Δ s = 1872 J k g K ⋅ ln ⁡ 423 573 - 534,86 ⋅ ln ⁡ 500 500

Δ s = - 568,18 J k g ⋅ K

Resposta

Δ s = - 568,18 J k g ⋅ K

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