Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 93
Um dispositivo, que opera em regime permanente, é alimentado com , a . Um reservatório térmico, que apresenta temperatura igual a , transfere calor para o dispositivo e este descarrega o fluido a . Sabendo que o processo que ocorre no dispositivo pode ser modelado como politrópico (), determine o trabalho, a transferência de calor e a geração de entropia por quilograma de fluido que escoa no dispositivo.
Passo 1
Oi pessoal, vamos analisar essa questão. Vem comigo!
O exercício nos diz que o processo da questão pode ser modelado como politrópico com expoente . Queremos o trabalho específico , a transferência de calor específica e a geração de entropia específica para o nosso escoamento.
Temos uma condição de alimentação de . E a descarga acontece a após uma troca de calor com um reservatório térmico com temperatura inicial de .
Podemos descobrir a pressão de descarga através da seguinte relação politrópica:
Substituindo os valores, temos que:
Analisando as tabelas de propriedades termodinâmicas, temos que:
Para a :
E para a 5:
Passo 2
Para o cálculo do trabalho específico de um processo politrópico, temos a seguinte equação:
A constante do gás para nas condições de operação é de:
Portanto, temos que o trabalho especifico vale:
Podemos aplicar o balanço de energia para encontrar a transferência de calor especifico:
Como já encontramos os valores das entalpias específicas de cada estado no Passo 1, temos só que aplicar os valores na nossa equação:
Passo 3
Para a entropia de geração, temos a seguinte equação:
Substituindo os dados temos que:
A geração de entropia durante o processo será de: