Enunciado

Uma massa de 8 kg de hélio, cujo estado inicial é de 3 m3 / kg e 15 °C, passa por um processo até chegar a um estado final de 0,5 m3 /kg e 80 °C. Considerando que a vizinhança está a 25 °C e 100 kPa, determine o aumento do potencial de trabalho útil do hélio durante esse processo.

Passo 1

Vamos assumir que em condições específicas, o hélio pode ser tratado como um gás ideal.

A constante de gás do hélio é R = 2,0769   k J / k g ⋅ K . O calor específico do hélio em volume constante é c v = 3,1156 k J / k g ⋅ K

Então, vamos usar nossa fórmula de entropia:

s 2 - s 1 = c v ,   a v g l n T 2 T 1 + R l n v 2 v 1 =   - 3,087 k J / k g K

Passo 2

O aumento do potencial de trabalho útil do hélio durante esse processo é:

Φ 2 - Φ 1 =   - m [ ( u 1 - u 2 ) - T 0 ( s 1 - s 2 ) + P 0 ( v 1 - v 2 ) ] = 6980 k J

Resposta

Φ 2 - Φ 1 = 6980 k J

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