Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 29
Um equipamento sem partes móveis fornece, em regime estacionário, uma corrente de ar refrigerado a -25ºC e 1 bar. A alimentação do equipamento é feita com ar comprimido a 25ºC e 5 bar. Além da corrente de ar.refrigerado, uma segunda corrente de ar aquecido sai do equipamento a 75ºC e 1 bar. Admitindo operação adiabática, qual é a razão entre o ar refrigerado e o ar aquecido produzidos pelo equipamen to? Suponha que o ar seja um gás ideal com Cp = (7/2)R.
Passo 1
Fala galera vamos começar, considerando que a quantidade relativa das duas correntes é feita por um equilibrio energético, como o processo é adiabático sabemos , com isso a variação de entalpia se cancela.
Se baseando que 1mol de ar está entrando, xmol de ar resfriado com isso a diferença (1-x)mol é a quantidade de ar quente.
Conhecendo as temperaturas:
→ temperatura do ar entrando
→ temperatura do ar frio
→ temperatura do ar quente
Passo 2
Utilizando , podemos chegar ao valor de x dizendo:
Podemos manipular essa equação eliminando as capacidade calorifícas por serem a mesma ficando:
,
encontrando o valor de x
Passo 3
Com x=0,5 mol concluimos que são produzidos quantidade iguais de ar resfriado e ar quente, precisamos saber se esse processo viola a segunda lei da termodinâmica fazendo, com a variação de entropia sendo positiva.
Fazendo as devidas substituições podemos calcular a entropia total:
Resposta
Resultado é um valor de entropia maior que zero indicando que o processo não viola a segunda lei da termodinâmica