Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 82
Um arranjo pistão-cilindro vertical contém inicialmente de hélio a . A massa do pistão é tal que ele mantém uma pressão interna constante de 300 kPa. Uma válvula é então aberta, e o hélio escapa até que o volume interno do cilindro diminua pela metade. Uma transferência de calor ocorre entre o hélio e a vizinhança a e para que a temperatura do hélio no cilindro permaneça constante. Determine (a) o potencial máximo de trabalho do hélio no estado inicial e (b) a exergia destruída durante esse processo.
Passo 1
Vamos lá, estudantes! Um cilindro contém inicialmente gás hélio a uma pressão e temperatura especificadas. Uma válvula é aberta, e o hélio pode escapar até que seu volume diminua pela metade. O potencial de trabalho do hélio no estado inicial e a exergia destruída durante o processo devem ser determinados. A constante de gás de hélio é . As temperaturas específicas de hélio são e (Tabela A-2).
Passo 2
Analisando, (a)A partir da relação ideal de gás, as massas inicial e final no cilindro são determinadas como sendo
O potencial de trabalho do hélio no estado inicial é simplesmente o esforço inicial do hélio, e é determinado a partir da relação de esforço do sistema fechado,
Onde,
E,
Portanto,
Passo 3
(b) Tomamos o cilindro como o sistema, que é um volume de controle. Observando que as energias microscópicas de fluidos fluidos fluidos fluidos e não fluidos são representadas pela entalpia h e energia interna u, respectivamente, os balanços de massa e energia para este sistema de fluxo uniforme podem ser expressos como:
Equilibrio de massa:
Equilibrio de energia:
Combinando as duas relações,
Portanto, a exergia destruída durante o processo é igual a 0!