Dois quilogramas de vapor d'água saturado a 600 kPa estão contidos em um arranjo pistão-cilindro. A água expande-se adiabaticamente até que a pressão seja de 100 kPa, e considera-se que são produzidos 700 kJ de trabalho.

(a) Determine a variação da entropia da água, em kJ/kgK.

(b) Esse processo é realista? Usando o diagrama T-s para o processo e os conceitos da segunda lei, justifique sua resposta.

Coletando e correlacionando valores:

O sistema é fechado, sem troca de massa com o ambiente. A primeira lei da termodinâmica. Para um processo adiabático, se reduz a:

(1)

Estado inicial:

• (só há vapor)

A tabela A-5 do livro indica que:

Usando a equação (1) calcule-se , uma vez que m e W são conhecidos.

Estado final:

Com o volume de calculado e é possível calcular a entalpia do estado final. O estado final é uma mistura líquido-vapor, e por isso o título é calculado com o auxílio da tabela A-5:

E a entalpia é dada por:

Calculando a variação de entalpia:

é dado por:

(item a)

A variação de entropia encontrada foi um valor negativo, o que torna um processo não realístico, pois de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a entropia não deve diminuir em um processo adiabático. No caso limite de um processo adiabático reversível, a entropia deve ser constante, ou seja, a variação deve ser nula. (item b)