Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 80
Nitrogênio a e está contido em um dispositivo cilindro-pistão com volume de , com o pistão bloqueado por um pino. As forças sobre o pistão requerem uma pressão interna de para mantê-lo em equilíbrio sem o pino. O pino é removido e o pistão rapidamente atinge sua posição de equilíbrio, sem qualquer transferência de calor. Determine os valores finais de , e , e a geração de entropia devida a essa expansão parcialmente resistida.
Passo 1
Fala, galera! Nessa questão nós temos uma expansão parcialmente resistida. Inicialmente, nós temos:
Nós temos uma pressão interna no dispositivo, quando tiramos o pino essa pressão passa a ser a pressão de equilíbrio:
O enunciado fala também que não há transferência de calor, . Nós precisamos determinar a pressão, a temperatura, o volume e a geração de entropia. A pressão nós já temos, vamos calcular as outras propriedades.
Passo 2
Usando a relação de sistema isentrópico da Eq. 8.32, temos:
Onde é a razão entre os calores específicos constantes:
Encontramos na Tabela A.5:
Então, substituindo os valores, temos:
Passo 3
Para calcular o volume no estado 2, temos a relação:
Substituindo os valores:
Passo 4
Para o cálculo da entropia gerada, vamos usar a equação de entropia:
Nós não sabemos a massa, então vamos utilizar a equação dos gases ideais para nos ajudar:
Isolando ,
Substituindo isso na equação de entropia:
Da Tabela A.5, . Substituindo todos os valores:
É isso, galera, valeu! 😉.