Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 119
A Fig. P12.119 mostra um conjunto cilindro-pistão onde o atrito entre o pistão e o cilindro é desprezível. Inicialmente, o conjunto contém hélio, o volume da câmara é igual a , a pressão é e a temperatura é igual a ambiente . Os esbarros estão montados de modo que o volume máximo da câmara é igual a e o nitrogênio, disponível na tubulação, está a e . A válvula é aberta e o nitrogênio escoa para o conjunto. A válvula só é fechada quando a pressão na câmera atinge e, nesta condição, a temperatura da mistura é igual a . Verifique se este processo viola a segunda lei da termodinâmica.
Passo 1
Vem comigo que a gente tira esse problema de letra!
Começamos nosso problema expondo algumas dados do problema fornecidos no enunciado:
Passo 2
Agora, temos que calcula a transferência de calor do nosso sistema, aplicando a equação de energia:
Considerando um fluido incompressível:
Abrindo a equação de transferência de calor:
Passo 3
Agora, precisamos calcular os mols dos componentes presentes e suas frações molares.
Componente B:
Componente 2:
Componente A:
Frações molares:
Passo 4
Voltando na equação de transferência de calor:
As propriedades dos gases foram obtidas na Tabela A.5.
Substituindo os dados:
Passo 5
Seguindo nosso problema, devemos aplicar a equação de entropia para verificarmos se o processo obedece a 2ª Lei, então:
Rearranjando essa equação:
Calculando os termos dessa equação:
Substituindo os dados na equação de entropia, temos: os dados na equação de entropia, temos:
Como:
E assim terminamos nossa questão.
Até a próxima!