Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 129
Um cilindro rígido com contém, incialmente, ar a e . O tanque está conectado a uma tubulação principal, onde ar escoa a e , através de uma ramificação com válvula. A válvula, então, é aberta e o ar escoa para o tanque até a pressão no cilindro atinja (estado 2). Nesta condição, a válvula é fechada. Este processo de enchimento é rápido e pode ser modelado com adiabático. O cilindro é, então, colocado num armazém e o conjunto é resfriado até a temperatura ambiente (estado 3). Admitindo que a temperatura ambiente seja , determine a massa de ar contida no cilindro, a temperatura , a pressão , o calor transferido e a entropia gerada no processo global.
Passo 1
Bora resolver essa questão de termodinâmica juntos?
Vamos lá!
Analisando o problema, temos que pela equação da continuidade:
E pela equação de energia:
Para o estado 1, temos:
Devemos obter na Tabela A.7 algumas propriedades:
Para o fluxo de entrada:
Novamente pela Tabela A.7:
Passo 2
Determinando a massa de ar contida no cilindro, a temperatura e a pressão .
Queremos , mas primeiro devemos calcular :
Substituindo os dados obtidos na equação de energia, temos:
Por iterações obteremos um valor de:
Que aplicada na equação de :
Agora, podemos calcular , já que é igual a :
Passo 3
Calculando o calor transferido .
Pela equação de energia analisando do estado inicial até o final, temos:
Substituindo os dados:
Passo 4
Calculando a entropia gerada no processo global.
A equação de entropia do estado 1 até o estado 3 se dá por:
Abrindo a equação:
Substituindo os dados:
E chegamos ao fim!
Bem de boa né?
Até a próxima!