115 Um conjunto cilindro – pistão, que opera sem atrito, contém ar. Inicialmente, a pressão e a temperatura do ar são iguais a 110 kPa e 25°C e a câmara apresenta volume de 100 litros. O ar, então, é comprimido reversivelmente, segundo um processo politrópico, até que a pressão atinja 800 kPa. Nesta condição a temperatura do ar é 200 °C. Admitindo que a transferência de calor ocorre com o meio e que este está a 25°C, determine:
- O expoente politrópico para este processo.
- O volume final do ar.
- O trabalho realizado sobre o ar e o calor transferido no processo.
- A entropia total gerada no processo.
Passo 1
Vamos usar as relações de politrópico:
A equação dos gases:
A equação do trabalho:
A equação da energia:
A equação da entropia:
E também:
Passo 2
- Pra achar o expoente politrópico vamos usar a relação:
- Pra achar o volume final vamos usar a relação:
- Vamos achar a massa pela equação dos gases:
- Calculando a variação de entropia:
Passo 3
Passo 4
Calculando o trabalho:
E usando a equação da energia pra calcular o calor:
Passo 5
E jogando tudo na equação da entropia: