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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 67

67 Calcule a disponibilidade do sistema composto pelo alumínio e pelo gás nos estados inicial e final do processo descrito no Prob. 8.137. determine, também, a irreversibilidade associada a esse processo.

Passo 1

Vamos pra mais uma questão???

Nessa vamos usar a equação pra disponibilidade:

ϕ = u - u 0 - T 0 s - s 0 + P 0 v - v 0

Usando as aproximações:

u - u 0 = C V T - T 0

s - s 0 = C P ln ⁡ T T 0 - R ln ⁡ P P 0

E pra irreversibilidade:

I = ϕ 1 - ϕ 2 + 1 - T 0 T h Q - W r e a l + P 0 m v 2 - v 1

Passo 2

No estado 1:

- a temperatura:

T 1 = 200 ° C

- volume específico:

v 1 = V 1 m

v 1 = 0,05 1,1186

v 1 = 0,0447   m 3 / k g

No estado 2:

- o volume específico:

v 2 = v 1 × 2 1,5 × 298,15 473,15

v 2 = 0,03756   m 3 / k g

Passo 3

Calculando a disponibilidade de 1:

m ϕ 1 = m A l ϕ A l + m g a s ϕ g a s

m ϕ 1 = m A l u 1 - u 0 - T 0 s 1 - s 0 A l + m g a s u 1 - u 0 - T 0 s 1 - s 0 + P 0 v 1 - v 0 g a s

m ϕ 1 = m A l C T 1 - T 0 - T 0 C ln ⁡ T 1 T 0 A l + m g a s C V T 1 - T 0 - T 0 C P ln ⁡ T 1 T 0 - R ln ⁡ P 1 P 0 + P 0 v 1 - v 0 g a s

m ϕ 1 = 263 ,   2   k J

E pro estado 2:

m ϕ 2 = m A l C T 2 - T 0 - T 0 C ln ⁡ T 2 T 0 A l + m g a s C V T 2 - T 0 - T 0 C P ln ⁡ T 2 T 0 - R ln ⁡ P 2 P 0 + P 0 v 2 - v 0 g a s

m ϕ 2 = 111,82   k J

Passo 4

E calculando a irreversibilidade:

I = ϕ 1 - ϕ 2 + 1 - T 0 T h Q - W r e a l + P 0 m v 2 - v 1

I = 263,2 - 111,82 + 0 - - 14 + 100 × 1,1186 × 0,03756 - 0,0447

I = 164,58   k J

Resposta

m ϕ 1 = 263 ,   2   k J

m ϕ 2 = 111,82   k J

I = 164,58   k J

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