Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 46
46- Um conjunto cilindro-pistão, que opera a pressão constante, contém de uma mistura de nitrogênio e oxigênio.
Inicialmente, a pressão e a temperatura na mistura são iguais a e . Transfere-se de calor para a mistura.
Sabendo que a fração em massa de nitrogênio na mistura é , determine a temperatura final e o aumento de entropia da mistura nesse processo.
Utilize as propriedades indicadas na para resolver o problema
Passo 1
Olhe as duas figuras abaixo com atenção
Eu sempre soube!
Não sei por que mesmo, mas li mistura de oxigênio e nitrogênio e pensei nisso hahahaha
Aiai, para a questão!
Literalmente escrevendo o que a questão nos diz nós temos no estado inicial desse conjunto cilindro-pistão
Inicialmente, a pressão e a temperatura na mistura são iguais a e
E como temos gases ideais na questão então pela tabela podemos tirar que:
Então como temos de cada na mistura então:
Mas por que eu peguei isso você me pergunta? Bem meus alunos como temos gases ideais nós podemos dizer que:
E como queremos a temperatura final então:
Mas isso é pro próximo passo
Passo 2
Mas somente com os valores de entalpia fica um tanto trabalhoso demais tirar essa temperatura no estado final, então vamos usar a informação de que foram transferidas de calor ao sistema e que esse calor pode ser escrito por:
Já que nenhuma água entra e nem sai do conjunto e que por ser um conjunto cilindro-pistão então o sistema realiza trabalho então:
Então:
O que nos dá uma temperatura final de:
Substituindo os valores encontramos:
E essa é a temperatura que a mistura chega em seu estado final
Passo 3
Agora para encontrar o aumento de entropia na mistura (que é a parcela ) pode ser calculada como:
Não confunda com entropia gerada que é a entropia de todo o sistema, que aí sim consideraríamos o calor da fonte e coisas do tipo.
Dessa forma
Onde
Simbora para mais pessoalzinho do bem!