Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 91
Um conjunto cilindro-pistão contém de ar a e . O ar é comprimido em um processo politrópico reversível até um estado final de e . Considere que a transferência de calor é feita com a vizinhança a , e determine o expoente politrópico e o volume final do ar. Determine o trabalho realizado pelo ar, o calor transferido e a geração de entropia total para esse processo.
Passo 1
Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!
Primeiro vamos configurar as principais equações necessárias para resolver este problema. Usaremos a equação de energia para nossa massa de controle:
A equação de entropia é dada por
E para o caso do trabalho politrópico
Passo 2
Primeiramente vamos obter algumas propriedades do ar da TABELA A.5
Para começar a resolver este problema, precisamos calcular o índice politrópico . Para fazer isso, usaremos o termo de relação 8.37:
Multiplicando por
Fazendo a substituição dos termos
Dividindo por
Logo, é igual a
Para calcular o volume final V2 também usaremos a relação 8.37 com diferentes conjuntos de valores:
Fazendo a substituição dos termos
Passo 3
Calculando o trabalho politrópico reversível usando a equação (3):
Para calcular a transferência de calor, usaremos a equação de energia (1) assumindo capacidades de calor constantes:
Usando a lei dos gases ideais
Fazendo a substituição,
Ao olharmos para a equação de entropia (2), podemos notar que precisamos calcular a variação de entropia antes de calcular a geração total de entropia. Para fazer isso, usaremos a equação 8.25:
Novamente, substituindo os termos
Calculando a geração de entropia total do processo usando a equação (2):
Por fim,