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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 87

Calcule a variação da entropia do ar através da onda de choque normal do Prob. 17–86.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que o ar que flui através de um bocal sofre um choque normal. A mudança de entropia do ar através da onda de choque normal é para ser determinada.

Assumindo que:

  1. O ar é um gás ideal com aquecimento específico constante.
  2. O fluxo através do bico é constante, unidimensional e isentrópico antes que o choque ocorra.

As propriedades do ar são R   =   0 . 287 k J k g ∙ K e c p   =   1 . 005 k J k g ∙ K , e as propriedades do hélio são R   =   2 . 0769   k J / k g ∙ K e c p   =   5 . 1926 k J k g ∙ K .

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que

a mudança de entropia ao longo do choque está determinada a ser

s 2 - s 1 = c p ln ⁡ T 2 T 1 - R ln ⁡ P 2 P 1

= 1.005 k J k g ∙ K ln ⁡ 2.9220 - 0.287 k J k g ∙ K ln ⁡ 11.780

= 0.370 k J k g ∙ K

Passo 3

Para o hélio, a mudança de entropia através do choque está determinada a ser

s 2 - s 1 = c p ln ⁡ T 2 T 1 - R ln ⁡ P 2 P 1

= 5.1926 k J k g ∙ K ln ⁡ 4.0580 - 2.0769 k J k g ∙ K ln ⁡ 12.551

= 2.02 k J k g ∙ K

Note que, uma onda de choque é um processo altamente dissipativo, e a geração de entropia é grande durante as ondas de choque.

Resposta

0.370 k J k g ∙ K

2.02 k J k g ∙ K

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