Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 39
Gás oxigênio inicialmente a 12 pés³/lbm e 75 °F é comprimido em um arranjo pistão-cilindro até um estado final de 1,5 pé³/lbm e 525 °F. Determine o consumo de trabalho reversível e o aumento da exergia do oxigênio durante esse processo. Considere que a vizinhança está a 14,7 psia e 75 °F.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Bem, inicialmente assumiremos que:
1. Em condições especificadas, o oxigênio pode ser tratado como um gás ideal com aquecimentos específicos constantes.
Assim, devemos lembrar da definição da variação de exergia para um sistema fechado, dado por:
Obs: Da tabela A-1E, podemos encontrar as propriedades para o Oxigênio:
E o calor específico para o volume constante pode ser encontrado a partir da média da temperatura:
Passo 2
Bem, encontramos a constante ideal dos gases e calor específico a volume constante devido ao comportamento ideal do gás oxigênio, em que algumas relações podem ser empregadas, tais como:
E
Portanto, substituindo os valores nas equações e as resolvendo, temos:
E
Obs: O sistema americano utiliza como unidade padrão de temperatura o Rankine (R), que pode ser encontrado como .
Passo 3
A saída de trabalho reversível, que representa a saída máxima de trabalho , pode ser determinada a partir do balanço de exergia definindo a destruição da exergia igual a zero:
Portanto, a variação da exergia do refrigerante durante esse processo e o trabalho reversível são idênticos neste caso, assim:
Substituindo os valores e resolvendo a equação, temos:
Resposta
Portanto: