Exercícios Resolvidos de Modelos de misturas

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Enunciado

Um fluxo de 1 kg/s de argônio a 300K e outro fluxo de 1 kg/s de gás carbônico a 1600K a pressão de 150 kPa são misturados sem transferência de calor. Qual a temperatura e pressão na saída? Dados: c p A r = 0,520 k J k g   K ; c p C O 2 = 0,842 k J k g   K

Passo 1

Primeiro é importante ver que não há variação de pressão já que não há trabalho realizado, com isso P s a í d a = 150   k P a .

Passo 2

Pela primeira lei da termodinâmica vamos ter que

Δ U = Q - W

Como não há trabalho nem calor transferidos temos que Δ U = 0

Além disso a variação de energia interna é igual a variação de entalpia, por ser um processo isobárico, assim

m ˙ h e = m ˙ h s

m ˙ C O 2 h C O 2 + m A r ˙ h A r e = m ˙ C O 2 h C O 2 + m A r ˙ h A r s

Como a entalpia pode ser calculada da forma h = c p Δ T , vamos ter que

m ˙ C O 2 c p C O 2 T e + m A r ˙ c P A r T e = m ˙ C O 2 c p C O 2 T s + m A r ˙ c P A r T s

Passo 3

Substituindo os valores temos

m ˙ C O 2 c p C O 2 T e + m A r ˙ c P A r T e = m ˙ C O 2 c p C O 2 T s + m A r ˙ c P A r T s

1 ⋅ 0,52 ⋅ 300 + 1 ⋅ 0,842 ⋅ 1600 = 1 ⋅ 0,52 + 1 ⋅ 0,842 ⋅ T s

T s = 1103,7 K

Resposta

P s a í d a = 150   k P a

T s = 1103,7 K

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