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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 64

Um arranjo cilindro-pistão isolado termicamente contém R-134a a 1   M P a e 50 ° C , com um volume de 100   l . O R-134a expande-se, movimentando o pistão até que a pressão no interior do cilindro caia para 100   k P a . Afirma-se que o R-134a realiza 190   k J de trabalho sobre o pistão durante o processo. Como você avalia essa afirmação?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho?

Nós temos os seguintes dados para o R-134a, fornecidos pelo enunciado

P 1 = 1000   k P a

T 1 = 50 ° C

V 1 = 100   l = 0,1   m 3

P 2 = 100   k P a

W = 190   k J

Para ver se esse processo é possível, temos que ver se a geração de entropia é positiva ou negativa. A variação de entropia de um sistema ou de sua vizinhança pode ser negativa; mas a geração de entropia não pode.

Da tabela de R-134a superaquecido B.5.2. correspondente a P 1 = 1000   k P a e T 1 = 50 ° C , podemos encontrar entropia específica do estágio 1, volume e energia interna:

u 1 = 409,39 k J k g

v 1 = 0,02185 k J k g   K

s 1 = 1,7494 k J k g   K

A massa é igual a

m = V 1 v 1

Fazendo a substituição dos termos

m = 0,1 0,02185 = 4,58   k g

A partir da equação de energia, podemos calcular a energia interna específica do estágio 2:

W = m ∙ u 2 - u 1

Isolando o u 2

u 2 = u 1 - W m

Fazendo a substituição dos termos

u 2 = 409,39 - 190 4,58 = 367,9 k J k g

Passo 2

Da tabela de R-134a superaquecido (a B.5.2), com os valores correspondentes a P 2 = 100   k P a e u = 367,36 k J k g ≈ u 2 , podemos encontrar a entropia específica do estágio 2:

s 2 = 1,7665 k J k g   K

Nós podemos ver que s 2 > s 1 , então, por consequência, S g e n > 0 , logo, o processo é possível.

Resposta

O processo é possível!

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