65- Um conjunto cilindro-pistão isolado contém, inicialmente, R - 134 a a 1   M P a e 50   ° C e, nesta condição, o volume da câmara é 100   l i t r o s .

O R - 134 a , então, expande, provocando o movimento do pistão, até que a pressão no cilindro atinja 100   k P a . Alega-se que o R - 134 a realiza 190   k J de trabalho neste processo. Como você julga esta alegação?

Passo 1

Quando rola aquelas discussões mega embasadas com seu amigo ou namorada(o) e você pensa em uma resposta

Mas aí já é tarde demais, bem, o responde aí não tem como te ajudar com seus relacionamentos, mas pode te ajudar a argumentar com questões assim :D

Começando pelo estado 1 nós temos o seguinte estado

P 1 = 1   M P a ; T 1 = 50 ° C ; V 1 = 100   L

E pela tabela B . 5.2 onde temos informações do R - 134 a pela pressão nós encontramos

ν 1 = 0.021849   m 3 / k g

s 1 = 1.74936   k J / k g K

h 1 = 431.243 k J k g → u 1 = 431.243 - 1000 × 0.021849 = 409.394   k J / k g

Isso nos dá uma massa no conjunto igual a:

m = V ν = 0.1 0.021849 = 4.577   k g

Não se esqueça de usar o volume em m 3

Passo 2

Agora começa a modelagem de energia, onde temos a seguinte representação:

m u 1 + Q - W = m u 2

Porém como o conjunto está isolado então ele não recebe nenhum calor e nem transfere calor. Logo Q = 0 (pegadinhas, pegadinhas)

E W = 190   k J como devemos supor para saber se isso é válido ou não, então:

m u 1 - u 2 = W

Onde não temos a energia interna no estado final, então.

u 2 = m u 1 - W m = 4.577 × 409.394 - 190 4.577 = 367.88   k J / k g

Como a tabela no final do livro não tem a energia interna ( o que deixa as coisas mais dificieis) vamos supor que

h = u + 20

Isso nos dá uma aproximação, mais ou menos do que está acontecendo e que bate um pouco com o que acontece no estado 1.

Então h 2 = 387 , o que nos dá pela tabela B . 5.2 algo como:

T 2 = - 20   ° C ; ν 2 = 0.1986 ; s 2 = 1.76655

Passo 3

Então agora vem se esse processo pode acontecer ou não, pois se acharmos uma entalpia gerada negativa, então é impossível. Pelo bem da teoria

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

Como Q = 0 , então:

S g e r a d o = 4.577   1.7665 - 1.74936 > 0

Então, sim esse trabalho pode ser real

O argumento está correto

Resposta

Pode sim acontecer

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