Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 144

Gás dióxido de carbono entra uma válvula de estrangulamento a 5 MPa e 100 °C, saindo a 100 kPa. Determine a variação da temperatura durante esse processo, considerando o CO 2 (a) como

um gás ideal e (b) como um gás real. Propriedades reais desse gás podem ser obtidas com o EES.

Passo 1

Entendendo o problema:

O gás entra numa válvula de estrangulamento, com pressão e temperaturas conhecidas, saindo com a um valor de pressão menor, também dada. O problema pede então a temperatura do gás na saída da válvula, primeiramente considerando o gás como ideal e posteriormente assumindo um comportamento de gás real.

Primeiramente, é preciso ter em mente que pela configuração do problema, o fluxo de massa na entrada e na saída são iguais. Não há interações por trabalho e trocar de calor no processo. Uma vez que a quantidade de massa que entra é a mesma que sai, o processo se dá em regime permanente. As transferências de calor são desprezíveis. O balanço de energia para o processo é escrito a seguir, considerando todas as hipóteses mencionadas:

(Regime permanente)

como o fluxo de massa na entrada é igual ao da saída, o balanço se simplifica para:

Ou seja, a entalpia do gás se conserva, sendo a mesma na entrada e na saída da válvula.

Passo 2

Item A:

como gás ideal:

Admitindo que o gás se comporta como um gás ideal, a entalpia é função da temperatura. (). Uma vez que a entalpia é igual na entrada e na saída, a temperatura também também se conversa, sendo a mesma da entrada. Logo:

Passo 3

Item B:

como gás real:

Como o gás é real, devemos consultar as tabelas de forma a encontrar o valor de entalpia na entrada, que se conserva na saída e posteriormente encontrar o valor da temperatura correspondente na saída. Para o estado na entrada, a pressão e temperatura são:

cujo valor correspondente para entalpia específica é

Para o estado final: