Calcule a transferência de calor, em Btu/lbm, para o processo reversível 1-3, mostrado na Figura 1.

Figura 1: Diagrama Temperatura x Entropia para o processo passando pelos estados 1,2 e 3

Passo 1

Entendendo o problema:

O processo reversível descrito pelo gráfico do enunciado, Figura 1, pode ser dividido em duas partes: O processo do estado 1 até o estado 2, e o processo do estado 2 para o estado 3. O calor transferido que é pedido no problema é portanto a soma dos calores transferidos nas duas partes:

(1)

Passo 2

Calculando o calor transferido em cada uma das partes:

O calor transferido do estado pela expressão:

(2)

integrada do estado inicial para o estado final. Do estado 1 para o estado 2, a integração da expressão (2) é simplesmente a área do trapézio formato entre os pontos 1 e 2 e o eixo horizontal.

Relembrando:

(3)

Então o calor transferido do estado 1 para o estado 2 é dado por

Do estado 2 até o estado 3, o processo é isotérmico, e portanto a expressão (2) integrada se simplifica para

Obs: As temperaturas nas expressões são acrescidas de 460 de forma a realizar a conversão da escala fahrenheit para Kelvin.

Passo 3

Calculando o calor total transferido:

Usando a equação (1), calcula-se o calor total transferido no processo. Assim:

Resposta

R. : 515 Btu/lbm

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