72- Um recipiente com volume interno de 0.2   m 3 inicialmente está vazio. O recipiente então é carregado com água proveniente de uma linha onde o fluido escoa a 500   k P a e 200   ° C .

O processo de carga termina quando a pressão no recipiente atinge 500   k P a e é bastante rápido (pode ser considerado adiabático).

Determine a temperatura e a massa de água contida no tanque no final da operação de carga do tanque. Calcule, também, a entropia total gerada neste processo de carga.

Passo 1

Essa questão será inteiramente feita pelo cachorro da sabedoria e não pelo Responde Aí

E o cachorro da sabedoria é um dos melhores professores da vida, então vamos lá. VAI QUE É SUA DOGÃO

Bark! Olá eu sou o cachorro da sabedoria e estou aqui para te guia-lo no maravilhoso mundo da termodinâmica

Um dos melhores modos de começar uma questão de termodinâmica é sabendo exatamente os estados do líquido da questão, líquido esse que é a água.

No primeiro estado temos água entrando no recipiente de 0.2   m 3 com as seguintes propriedades:

P 1 = 500   k P a ; T 1 = 200   ° C

E pela tabela B . 1.3 temos:

ν e = 0.42492   m 3 / k g

u e = 2642.9   k J / k g

h e = 2855.4   k J / k g

s e = 7.0592   k J / k g K

Frisando que essas propriedades são propriedades da água que entra no recipiente que inicialmente está vazio, portanto não temos o estado inicial da água dentro do tanque

Passo 2

Aí o recipiente é enchido, assim como um copo é enchido por suco

Só que no final a água tem 500   k P a de pressão e não realiza trabalho e nem exerce calor no recipiente. E pela tabela B . 1 . 3 e sabendo que a energia interna nesse estado é a mesma que a entalpia da água que entra e é de u 2 = 2855.4   k J / k g

T 2 = 300 + 350 - 300 2882.6 - 2802.9 2855.4 - 2802.9 = 332.94   ° C

ν 2 = 0.52256 + 0.57012 - 0.52256 2882.6 - 2802.9 2855.4 - 2802.9 = 0.5539   m 3 / k g

s 2 = 7.4598 + 7.6328 - 7.4598 2882.6 - 2802.9 2855.4 - 2802.9 = 7.5738   k J / k g K

E de posse dessas propriedades e sabendo que essa água ocupa 0.2   m 3 nós temos uma massa de:

m = V ν = 0.2 0.5539   = 0.361   k g

E como o recipiente está vazio então a massa da água no recipiente é a mesma massa da água que entra nela.

Passo 3

Show de bola! Agora conseguimos resolver a questão! Que quer saber a entropia gerada!

Sabendo que o processo é adiabático nós temos então a entropia gerada como:

S g e r a d a = m 2 s 2 - s e = 0.361 7.5738 - 7.0592   = 0.1858   k J / K

E assim eu deixo minha sabedoria para você, fui! Bark!

Resposta

S g e r a d a = 0.1858   k J / K

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