Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 36
Um arranjo pistão-cilindro isolado contém 5 L de água líquida saturada a uma pressão constante de 150 kPa. Um aquecedor a resistência elétrica dentro do cilindro é ligado, e 2.200 kJ de energia são transferidos para o vapor de água. Determine a variação da entropia da água durante esse processo.
Passo 1
A água líquida saturada á 150KPa é aquecida por meio de uma injeção de 2200kj de energia térmica, por meio de resistência elétrica, conforme ilustrado na Figura 1. O problema pede a variação da entropia após o aquecimento do sistema.
Condições do problema:
- O sistema é fechado. Não há transferência de massa.
- As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis.
- O cilindro no qual o sistema se encontra armazenada e transfere quantidades de calor é desprezível.
Figura 1: Água líquida satuada aquecida por meio de resistência elétrica
Passo 2
Usando a tabela A-4 do apêndice do livro.
Estado inicial:
- h= 467 . 13 kj/kg
A massa de água pode ser determinada pelo volume V= 5l do sistema e o volume específico . Assim:
n = = = 4,75kg
Da definição de entalpia:
dH = dU + VdP + PdV
O aquecimento do sistema se dá à pressão constante. O volume do sistema também é constante. Assim:
dH = dU
Integrando para os estados inicial (1) e final (2)
(m já está determinado)
Com as entalpias específicas dos estudos finais e iniciais respectivamente. A única contribuição para a variação de energia interna do sistema é a energia Q=2200 kj do aquecimento, logo e:
- Q =
De posse da entalpia , usando novamente a tabela A-4
Passo 3
A variação de entropia é dada como:
= 4,75 kg (2,6384 – 1,4337) kj/kgK = 5,72 kj/K
Resposta
R: 5,72 kj/K