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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 98

Estime o fluxo de exergia total de uma mistura equimolar de oxigénio (02) e nitrogénio (N2). em kJ/kg, a 227°C, 1 atm. Despreze os efeitos de movimento e da gravidade. Efetue os cálculos

(a) relativos ao ambiente do Problema 13.91.

(b) utilizando os dados da Tabela A-26 (Modelo II ).

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

O fluxo total de exergia é dado por

e = h - h 0 - T 0 s - s 0 + e c h

Aplicando o princípio de mistura de gás para a mistura equimolar de oxigênio e nitrogênio

h - h 0 - T 0 s - s 0 = y O 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 - R - ln ⁡ y O 2 p y O 2 p 0 O 2

+ y C O 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 - R - ln ⁡ y N 2 p y N 2 p 0 N 2

Já que p = p 0 , o termo logarítmico vai ser igual a zero

h - h 0 - T 0 s - s 0 = y O 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 O 2

+ y C O 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 N 2

Passo 3

Das propriedades de gases selecionados

Para oxigênio, em T 0 = 25 + 273 = 298   K

h T 0 = 8682   k J / k g

s - T 0 = 205,033   k J / k g

Para nitrogênio

h T 0 = 8669   k J / k g

s - T 0 = 191,502   k J / k g

Em T 0 = 227 + 273 = 500   K

h T 0 = 14770   k J / k g

s - T 0 = 220,589   k J / k g

Para nitrogênio

h T 0 = 14581   k J / k g

s - T 0 = 206,630   k J / k g

Passo 4

Substituindo y O 2 = y N 2 = 0,5

y O 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 O 2

= 0,5 14770 - 8669 - 298,15 220,589 - 205,033

→ = 731,489   k J / k m o l

E

y N 2 h - T - h - T 0 - T 0 s - T - s - T 0 O 2

= 0,5 14581 - 8669 - 298,15 206,630 - 191,502

→ = 1403,856   k J / k m o l

Então

h - h 0 - T 0 s - s 0 = 731,489 + 1403,856 = 2135,345   k J / k m o l

Passo 5

Energia química por mol de mistura

e - c h = R - T 0 ∑ i = 1 j y i ln ⁡ y i y i e = 8,314 ⋅ 298,15 ⋅ 0,5 ln ⁡ 0,5 0,2035 + ln ⁡ 0,5 0,7567

→ e - c h = 600,59   k J / k m o l

Então a exergia de fluxo específico é

e f = h - h 0 - T 0 s - s 0 + e c h = 2135,345 + 600,59 = 2735,345   k J / k m o l

Passo 6

Para unidade de massa

e - c h = 2735,345   k J / k m o l M O 2 + N 2 = 2735,345 0,5 32 + 28 = 91,178   k J / k g

Passo 7

b) calculando a exergia específica total da mistura

e - c h = ∑ i = 1 j y i e - i c h + R - T 0 ∑ i = 1 j y i ln ⁡ y i

Da tabela A-26, modelo II

e - O 2 c h = 3970   k J / k m o l

e - N 2 c h = 720   k J / k m o l

Então

e - c h = 0,5 3970 + 720 + 8,314 ⋅ 298,15 ⋅ 0,5 ln ⁡ 0,5 + ln ⁡ 0,5 = 626,82   k J / k m o l

Por unidade de massa

e - c h = 626,82   k J / k m o l M O 2 + N 2 = 626,82   k J / k m o l 0,2 32 + 28 = 20,894   k J / k g

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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