Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 75
75- Um cozinheiro coloca de água líquida a numa panela de pressão e a fecha.
Após estas operações ele passa a aquecer o conjunto água-panela num fogão. A válvula de controle de pressão da panela atua quando a pressão interna atinge e sempre mantém a pressão interna nesse valor.
A água é descarregada da válvula de controle de pressão a . Sabendo que metade da água presente no estado inicial escapou da panela, determine a entropia gerada no processo de estrangulamento na válvula.
Passo 1
Aluno: Meu deus do céu, que questão difícil acho que vou largar tudo e vender coco na praia
Voz que vem de longe: Não tema jovem!
Nós estamos aqui! Para resolver!
Aluno: Nossa o que é aquilo ali no céu!
Sou eu! O super Dexter! Que vai tirar as suas dúvidas e te colocar no caminho do sucesso!
Meu caro aluno, não se desespere vamos ler com calma a questão aqui comigo e juntos conseguiremos fazer essa aí, note que nosso master Chef da questão colocou massa com o seguinte estado
Hmm pera, , já conseguimos as propriedades dessa água (100% líquida e 100% jesus) dentro da tabela , então as propriedades mais relevantes para essa questão são
(no final não precisaremos da energia interna e da entropia nesse estado mas eu preferir pegar ela pois me dá uma maior segurança ter esses valores já de antemão, assim como farei isso para os outros estados também)
Pois queremos saber o volume dessa água, a entropia gerada e o calor fornecido a água
O que nos dá um volume de igual a:
Passo 2
Aí nosso sir Erick Jacquin, mestre de cosine (sotaque do francês) esquentou a água até que a panela de pressão comece a fazer aquele barulho de panela de pressão que na questão é dito que é a
Pssssshshshshssshhshshhshshshsh
E assim temos o segundo estado da água dentro da panela de pressão que terá as seguintes propriedades pela tabela
Já que metade da água é perdida para o ambiente
E com o volume é o mesmo então seu volume específico será de:
O que representa uma titulação de água dentro da panela de:
Então a energia interna da água nesse estado será de:
E a entropia da água nesse estado será de:
Passo 3
E como temos vapor de água que escapa dessa panela então precisamos saber as propriedades dessa água (que está totalmente vaporizada a pressão de )
Com uma massa de água escapada de , já que se metade da água fica na panela então com certeza metade vai embora né
Passo 4
Aí vem o pulo do gato da questão (ou jump of the cat pros que fizeram CCAA), afinal o que essa questão quer afinal de contas?
A entropia gerada no estrangulamento da válvula e nesse elemento específico da panela temos a seguinte situação
E como a entalpia dessa água não muda por um simples processo de estrangulamento (assim como calor não é gerado) então a entalpia nessa saída será de:
Então pela tabela nós teremos uma entropia nesse estado de:
Passo 5
E agora podemos saber quanta entropia é gerada pela válvula ao fazer:
Substituindo os valores que temos:
E assim mais um dia foi salvo pelo super Dexter, até a próxima pessoal!
