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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 50

Um contêiner com volume de 0,2   m 3 , inicialmente vazio, recebe água de uma linha a 500   k P a e 200 ° C até que, por equilíbrio, o escoamento cesse. Considere que o processo é adiabático e determine a temperatura final, a massa final e a geração total de entropia.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Recebemos os seguintes dados para o recipiente cheio de água (lembrando que é um processo adiabático):

P 1 = P 2 = 500   k P a

T 1 = 200 ° C

V = 0,2   m 3

Da tabela de água superaquecida B.1.3, com valores correspondentes a P 1 = 500   k P a e T 1 = 200 ° C , nós podemos encontrar a entalpia específica e a entropia:

h 1 = 2853,37 k J k g

s 1 = 7,0592 k J k g   K

Da equação de energia sabemos que a entalpia específica de entrada é igual à energia interna específica de saída:

u 2 = h 1 = 2853,37 k J k g

Já no caso dos valores correspondentes a P 2 = 500   k P a e u = 2802,91 k J k g , podemos encontrar entropia específica, volume e temperatura:

s = 7,4598 k J k g   K

v = 0,52256 k J k g

T = 300 ° C

E no caso P 2 = 500   k P a e u = 2882,59 k J k g

s = 7,6328 k J k g   K

v = 0,57012 k J k g

T = 350 ° C

Passo 2

Calculando a entropia específica final usando o método de interpolação linear:

s 2 = 7,4598 + 2853,37 - 2802,91 2882,59 - 2802,91 ∙ 7,6328 - 7,4598 = 7,5604 k J k g   K

Calculando o volume específico final usando o método de interpolação linear:

v 2 = 0,52256 + 2853,37 - 2802,91 2882,59 - 2802,91 ∙ 0,57012 - 0,52256 = 0,5527 m 3 k g   K

Calculando a temperatura final usando o método de interpolação linear:

T 2 = 300 + 2853,37 - 2802,91 2882,59 - 2802,91 ∙ 350 - 300 = 332 ° C

A massa final é dada por

m 2 = V v 2 = 0,2 0,5527 = 0,36   k g

E a geração de entropia

Δ S g e n = m 2 ∙ s 2 - s 1 = 0,36 ∙ 7,5694 - 7,0592 = 0,18 k J K

Resposta

T 2 = 332 ° C

m 2 = 0,36   k g

Δ S g e n = 0,18 k J K

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