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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 37

37- Um conjunto cilindro-pistão, que opera a pressão constante, contém 2   k g de água. Inicialmente, a pressão e a temperatura da água são iguais a 5   M P a e 100   ° C .

Calor é transferido para a água de um reservatório térmico a 700   ° C até que a temperatura da água se torne igual àquela do reservatório.

Determine a irreversibilidade total nesse processo.

Passo 1

Vamos desenhar nossa arte aqui para que seja mais fácil a compreensão do que está sendo dito

Eu disse arte de verdade

Perfeito!

Nesse estado as propriedades da água serão pela tabela B . 1.4 :

ν = 0.0010410 m 3 k g ; u = 417.5 k J k g ; h = 422.71 k J k g ; s = 1.303 k J k g K

Aí no estado nos é dito que está a 700   ° C , sabendo que ela opera a pressão constante (no começo da questão se fala essa) nós teremos a seguinte propriedade pela mesma tabela B . 1.4

ν = 0.08849 m 3 k g ; u = 3457.7 k J k g ; h = 3900.1 k J k g ; s = 7.5122 k J k g K

Passo 2

Dessa forma o trabalho exercido será de:

W = ∫ p d V = m p ν 2 - ν 1 = 2 × 5000 × 0.08849 - 0.001041 = 874.49   k J

E o calor gerado será de:

Q = m u 2 - u 1 + W = 2 3457.7 - 417.5 + 874.49 = 6954.89   k J

E para fechar o que precisamos para calcular a irreversibilidade falta a entropia gerada, que será dada por:

S g e r a d a = m s 2 - s 1 - Q T

Sabendo que a temperatura a ser usada é da fonte térmica pois ela é a fonte que gera tudo, logo:

S g e r a d a = 2 7.5122 - 1.303 - 6954.89 700 + 273 = 5.27   k J / K

Passo 3

Agora vamos direto para calcular a reversibilidade que será dada por:

I = T 0 S g e r a d a

Aí vem uma parada, quando não se fala qual a temperatura ambiente sempre assuma que é 25   ° C (aquelas paradas de CNTP lembra? Então o normal é 25   ° C , só que usa-se a temperatura em Kelvin, sempre), logo:

I = 25 + 273 × 5.27 = 1570.61   k J

E esse foi nosso processo para encontrarmos a irreversibilidade, tenha ela nos sangue daqui para frente pois em análises modernas isso é bastante utilizado.

Para fechar mais uma obra de arte

Valeu meus consagrados, até a próxima questão

Resposta

I = 1570.61   k J

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