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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 190

190. Gás hélio a 300 kPa e 50 °C é estrangulado em regime permanente. O hélio perde calor para a vizinhança a 25 °C e 100kPa na quantidade de 1,75 kJ/kg. Considerando que a entropia do hélio aumenta em 0,25 kJ/kg⋅K na válvula, determine (a) a pressão e temperatura na saída e (b) a geração de entropia durante esse processo.

Passo 1

As propriedades do hélio são R = 2,0769 kPa.m / kg.K, cp = 5,1926 kJ / kg.K (Tabela A-2a).

Letra (a)

A temperatura final do hélio pode ser determinada a partir de um balanço energético no volume de controle:

q s a i = c p T 1 - T 2

T 2 = T 1 - q s a i c p = 50 ° C - 1,75 k J k g 5,1926 k J k g . ° C = 322,7 K = 49,7 ° C  

A pressão final pode ser determinada a partir da relação para a alteração da entropia do hélio:

∆ S H e = c p ln ⁡ T 2 T 1 - R l n P 2 P 1

0,25 k J k g . K = 5,1926 k J k g . K ln ⁡ 322,7 323 - 2,0769 k J k g . K ln ⁡ P 2 300   k P a

P 2 = 265   k P a  

Passo 2

Letra (b)

A geração de entropia neste processo pode ser determinada por:

S g e r = ∆ S H e + ∆ S a r r e d o r e s = ∆ S H e + q s a i T a r r e d o r e s = 0,25 k J k g . K + 1,75 k J k g 25 + 273 K = 0,256 k J k g . K  

Resposta

T 2 = 49,7 ° C   e   P 2 = 265   k P a  

b) S g e r = 0,256 k J k g . K

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