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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 7

Um escoamento de gás A é misturado, em regime permanente, com outro escoamento de gás B . Sabendo que as temperaturas dos escoamentos que serão misturados são iguais e q eu a fração molar de A na mistura obtida é 0,5 , determine a geração de entropia por k m o l de mistura.

Passo 1

Opa, tudo bem? Vamos resolver esta questão!

Podemos usar a equação da energia para obter uma relação e descobrir o valor da temperatura após a mistura.

2 m C v T 2 - m C v T 1 a - m C v T 1 b = 0

2 T 2 - T 1 a - T 1 b = 0

T 2 = T 1 a + T 1 b 2

Substituindo os dados, temos que:

T 2 = 300 + 400 2

T 2 = 350   K

Passo 2

Podemos usar a equação do gás ideal para encontrar a pressão após a mistura:

p 2 V = m R T 2

p 2 V = 2 R T 2

Como descobrimos no passo anterior que 2 T 2 = T 1 a + T 1 b , temos que:

p 2 V = R T 1 a + T 1 b

p 2 V = p 1 V

p 2 = p 1 = 150   k P a

Passo 3

Para encontrar a variação de entropia, temos a seguinte equação:

∆ S = m s 2 - s 1 a + m s 2 - s 1 b

Como a pressão permanece constante, podemos modelar para:

∆ S = m C p log ⁡ T 2 T 1 a + m C p log ⁡ T 2 T 1 b

Substituindo os dados, temos que:

∆ S = 1 0,52 log ⁡ 350 300 + 1 0,52 log ⁡ 350 400

∆ S = 0,0107   k J / K

Resposta

T 2 = 350   K

p 2 = 150   k P a

∆ S = 0,0107   k J / K

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