Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 85
A Fig. 8.85 mostra o esboço de um conjunto cilindro pistão que contém de amônia. O conjunto cilindro pistão é fabricado com aço e apresenta massa igual a . Inicialmente. o conjunto e a amônia apresentam temperatura uniforme e igual a e a pressão na câmara é . O volume da câmara, quando o pistão está encostado no esbarro, é . O conjunto e a amônia são então resfriados, utilizando-se um reservatório térmico a , até que a temperatura atinja . Considerando que a temperatura do conjunto é sempre uniforme e igual a temperatura da amônia ao longo do processo, determine o trabalho realizado, a transferência de calor e a geração global de entropia nesse processo.
Passo 1
Opa, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Vamos nomear cada processo para ficar melhor o entendimento.
O processo corresponderá ao resfriamento da amônia em pressão constante até o volume atingir a posição mínima.
O processo corresponderá ao resfriamento da amônia em volume constante.
As propriedades da amônia podem ser obtidas através da tabela B.2.2.
Temos que:
O volume inicial no estado será:
Passo 2
O volume específico na parada do pistão será:
De posso deste valor, podemos descobrir o título:
Como o estado final está na região entre duas fases, o estado intermediário também estará.
Passo 3
Podemos calcular a temperatura intermediária a partir de interpolação:
Podemos calcular a energia interna específica final e a entropia específica final:
A entropia:
Passo 4
O trabalho realizado no processo a é dado por:
Logo:
Sabemos que a transferência de calor é dada por:
Nossa equação ficará assim:
Passo 5
A geração de entropia será: