Enunciado

Uma mistura de H2 e N2 é compactada em um processo politrópico: Determine a transferência de calor e a mudança de entropia..

Passo 1

Premissas: (i) O sistema é mostrado na figura acima, (2) Para o sistema, a posição permanece constante e os efeitos cinéticos / potenciais de energia são desprezíveis. (2) O componente se comporta como se fosse um gás ideal ocupando todo o volume na temperatura. A mistura residual atua como um gás ideal. (3) A computação obedece a 2 = constante. (4) Calores específicos são constantes na temperatura média

ANÁLISE: Um equilíbrio de energia precisa dar Q = Δ τ + W , em que

W = ∫ 1 2   p d v = m ( R _ / M ) T 2 - T 1 1 - n

Nessa expressão, m = 2 + 4 = 6   k g e M é dado por , M 1 + y 2 M 2 , em que

H 2 : n 1 = 2 2 = 0.991 k m o l y 1 = 0.991 1.134 = 0.874

N 2 : n 2 = 4 28.01 = 0.143 k m o l y 2 = 1 - . 874 = 0.126

M = ( 0.874 ) ( 2.018 ) + ( 0.126 ) ( 28.01 )

= 5.29

Então, W - = ( 6 k g ) 8.314 5.24 k J k g ⋅ k ( 128 K ) / ( 1 - 1.2 ) = - 6035.1 k J

Para encontrar. Δ τ , escreva Δ τ = m 1 c v T 2 - T 1 + m 2 c v 2 T 2 - T 1 = m 1 c v 1 + m 2 c v 2 T 2 - T 1 ⏞ m c v

Em que os c v termos são avaliados pela Tabela A.20 em 359 K: c v i = 0.745 k J / k g ⋅ k 1 , c v 2 = 10.311 k 3 / k g K . Então

Δ v = ( ( 4 ) ( 0.745 ) + ( 2 ) ( 10.311 ) ] k J k ( 128 k ) = ( 23.602 ) ( 128 ) ⏞ m c v = 3021 : 1 k J

Coletando resultados, Q = Δ 2 + w = 3021.1 + ( - 6035.1 ) = - 3014 k J

Para encontrar △ S determine E 45 ⋅ ( 3,56 ) , ( 6.22 ) para obter

Δ S = m C v l n ⁡ T L T 1 + B _ M l n ⁡ v 2 v 1 = m c t l n ⁡ T 2 T t + R _ M l n ⁡ T 1 T 2 1 n - 1

= m c v l n ⁡ T 2 T 1 - R _ / M n - 1 l n ⁡ T 2 π 1

= m c v - R _ / M n - 1 l n ⁡ T 2 T 1

= 6 k g 23.602 6 k J k 5 ⋅ k - ( 8.314 / 5.29 ) ( 1.2 - 1 ) k J ∣ k g ⋅ k l n 423 295

= 6 [ 3.934 - 7.858 ] l n ⁡ 423 295

= - 8.485 k J / K

Resposta

= - 8.485 k J / K

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