Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 72
72- Um conjunto cilindro-pistão, que não apresenta atrito, contém, inicialmente, água a e . Nesta condição, o volume interno do conjunto é igual a .
O pistão é movimentado vagarosamente de modo que comprime a água até a pressão de . O carregamento do pistão é tal que o produto é constante durante o processo.
Admitindo que a temperatura ambiente seja igual a . Mostre que esse processo não viola a segunda lei da termodinâmica.
Passo 1
E aí pessoal, como que tá sua situação na faculdade? Prova é amanhã, vixe, então vamos tentar fazer milagre e te ajudar no máximo que dá então!
No estado inicial a água tem o seguinte estado
Se pegarmos a tabela (por conta da pressão) nós teremos:
Já que foi visitar essa tabela então pega tudo de uma vez só (e já que fala de entropia né)
Isso nos dá uma massa de água igual a:
Passo 2
Agora o estado final que está a e sabendo que o processo é constante
Logo:
E o volume específico será de (já que a massa é a mesma que na questão anterior)
Com essas condições temos pela mesma tabela as seguintes propriedades:
Poderíamos encontrar a temperatura final da água e a entalpia também, mas ela não nos interessará
Passo 3
Por quê a entalpia não nos interessa? Pelo que vamos fazer agora que é o modelo da energia
Para saber se o processo não viola a segunda lei nós temos que saber se a entropia gerada não é maior que zero, ou seja:
Onde o calor gerado pelo sistema é de:
E por ser um trabalho então temos uma transformação muito próxima a isotérmica, cujo trabalho pode ser descrito como:
Isso nos dá um calor de:
Então a entropia gerada será de:
E como então a segunda lei é respeitada e o processo é viável.
E é isso por hoje pessoal, espero que você vá bem nas suas provas
Resposta
Satisfaz a segunda lei