Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 63
Um conjunto cilindro-pistão, carregado com pesos e pressão atmosférica, contém de água a e . Calor é adicionado de um reservatório a para a água até que sua temperatura atinja . Determine o trabalho, o calor transferido e a produção total de entropia no sistema e na vizinhança.
Passo 1
Fala pessoal, tudo tranks?
Vamos anotar os dados fornecidos no enunciado, com isso, nós temos que
Primeiro vamos configurar as três equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular a transferência de calor necessária, usaremos a equação de energia para nossa massa de controle, com isso, obtemos:
Para calcular o trabalho isobárico,
E para a última das três equações, vamos calcular a geração de entropia usando a equação de entropia
Meio de campo formado, vamos partir para resolver a questão!
Passo 2
Sabemos que a uma dada pressão o fluido é líquido comprimido se sua temperatura for menor que a temperatura de saturação . Da tabela B.1.4 correspondente a , nós conseguimos a temperatura de saturação
Como dissemos acima, isso significa que nossa substância está na região do líquido comprimido. Da tabela B.1.4 com os valores correspondentes a e , nós conseguimos para o estado 1 o volume específico, a entropia e a energia interna:
Da tabela B.1.3 com os valores de e , nós conseguimos para o estado 2, o volume, a entropia e a energia interna
Em seguida iremos para a Tabela B.1.1 e obteremos a energia interna do vapor saturado correspondente a T2 para verificar se nossa energia interna é maior que isso.
Nós podemos ver que
O que significa que nossa substância está realmente na região superaquecida.
Passo 3
Calculando o trabalho isobárico reversível usando a equação (2):
Com isso, nós temos que
Calculando a transferência de calor usando a equação (1):
Portanto,
Calculando a equação de geração de entropia (3):
E com isso,