Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 74
Um conjunto cilindro-pistão com mola contém de ar a e . Ele é então aquecido até , com um volume igual a duas vezes o volume inicial. Nesse processo, a pressão varia linearmente com o volume, . Determine o trabalho, a transferência de calor e a geração de entropia, considerando uma fonte térmica a .
Passo 1
Fala, galera! Nessa questão nós temos um conjunto cilindro-pistão com uma massa de ar e as condições iniciais:
Ele é aquecido até e nós temos que determinar o trabalho, o calor transferido e a entropia do sistema.
Como a temperatura do ar é menor do que a da fonte, nós sabemos que esse é um processo irreversível. Vamos usar a equação de energia para determinar o calor:
E a equação de entropia:
Vamos lá!
Passo 2
Vamos começar determinando o volume, para o cálculo do trabalho em seguida. Considerando o ar um gás ideal, temos no estado 1:
Isolando ,
Da Tabela A.7, . Substituindo os valores:
Para o estado 2, vamos repetir o processo para encontrar a pressão final :
Sabendo que ,
Substituindo os valores:
Passo 3
O enunciado nos diz que a pressão varia linearmente com o volume. Nesse caso, o trabalho pode ser calculado pela fórmula:
Substituindo os dados que nós temos:
Passo 4
Vamos agora extrair da tabela A.7 as energias internas e as entropias de acordo com as temperaturas em cada estado. Para ,
Para ,
De posse de todos os valores, agora podemos calcular o calor transferido:
E a entropia gerada:
É isso, galera, valeu! 😉.