Um conjunto cilindro-pistão vertical contém metano e uma capsula que confina de gás neônio a e . O atrito entre o pistão e o cilindro é desprezível. A área da seção transversal do cilindro é . Inicialmente, a distância entre o fundo do cilindro e a superfície inferior do pistão é igual a e a temperatura e a pressão no metano são iguais a e . Num certo instante a capsula rompe e os dois gases se misturam num processo a pressão constante. Determine a temperatura e a altura do cilindro no estado final do processo de mistura. Calcule, também, a variação líquida de entropia neste processo.

Estágio 1;

Calculando a massa e a molaridade de cada espécie presente:

Estágio 2:

Aplicando a equação de energia no processo:

Sendo:

E assumindo fluidos incompressíveis:

Substituindo na equação de energia:

Substituindo os dados conseguimos obter a temperatura no estado final do processo de mistura:

Seguindo, devemos determinar a altura do cilindro no estado final do processo de mistura, e facilmente conseguimos isso:

Assim:

Por fim, o problema nos pede a variação líquida de entropia neste processo.

Aplicando a equação de variação de entropia, temos:

Sendo:

Calculando os componentes da equação:

Com:

Temos:

E

Com:

Temos:

Substituindo na equação de variação de entropia:

E aí? Deu pra cansar um pouco né?

Com mais prática garanto que pega o jeito.

Até a próxima questão!