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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 236

Um gás ideal passa por um processo reversível isotérmico em regime permanente. Desprezando as variações nas energias cinética e potencial do fluxo e considerando calores específicos constantes,

  1. obtenha uma expressão para a transferência de calor por unidade de fluxo de massa para o processo
  2. compare esse resultado com aquele obtido da equação q l i q = ∫ T d s para o processo.

Passo 1

Na letra a, temos:

A conservação de massa e energia para o processo de fluxo constante é

∑ e n t r a d a s d m i d t = ∑ s a í d a s d m e d t

d Q l í q d t + ∑ e n t r a d a s d m i d t ( h + V 2 2 + g z ) i = d W l í q d t + ∑ s a í d a s d m e d t ( h + V 2 2 + g z ) e

Para uma entrada, uma saída, negligenciando as energias cinética e potencial e o fluxo de massa unitário, a conservação de massa e energia reduz-se a

q l í q = w l í q + ( h e - h i )

A expressão para a transferência de calor por unidade de fluxo de massa será:

w l í q , s f , r e v =   - ∫ i e v d P = - ∫ i e R T P d P =   - R T l n ( P e P i )

q l í q = w l í q + ( h e - h i ) =   - R T   - R T l n ( P e P i ) + c p ( T e - T i )

Como T e = T i

Então,

q l í q =   - R T l n ( P e P i )

Passo 2

Na letra b, para o processo isotérmico, a transferência de calor pode ser determinada a partir de

q l í q = ∫ i e T d s = T ∫ i e d s = T ( s e - s i )

s e - s i = ∫ T i T e c p ( T ) d T T - R l n ( P e P i )

s e - s i =   - R l n ( P e P i )

Então, a expressão para a transferência de calor será:

q l í q = T ( s e - s i ) =   - R T l n ( P e P i )

Igual a letra a

Resposta

  1. q l í q =   - R T l n ( P e P i )
  2. q l í q =   - R T l n ( P e P i )
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