Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 82
Nitrogênio a e está em um tanque isolado termicamente e conectado por um tubo com válvula a um segundo tanque, também isolado termicamente e inicialmente vazio com um volume de . A válvula é aberta e o nitrogênio enche ambos os tanques até atingir um estado uniforme. Determine a temperatura e a pressão finais, e a geração de entropia nesse processo. Por que o processo é irreversível?
Passo 1
Fala, galera! Nessa questão nós temos que determinar a temperatura e a pressão finais, e a geração de entropia no processo. Para isso, vamos usar a equação de energia:
E da equação de geração de entropia, na forma:
Vamos lá!
Passo 2
Para determinar a massa, vamos usar a equação geral dos gases:
Da tabela A.5, . A temperatura é . Substituindo os valores:
Passo 3
Para encontrar a temperatura final, vamos usar a equação dos gases na forma:
Nós temos o volume no tanque , mas não temos o volume total final. Considerando o estado uniforme, temos:
Substituindo os valores para a pressão final, temos:
E como as energias internas são iguais:
Então,
Passo 4
Calculando agora a geração de entropia:
Como o tanque está isolado termicamente e não há transferência de calor, a variação de entropia entre os estados é nula (). Só nos resta então:
O processo é irreversível devido a expansão desenfreada na válvula, a pressão diminui, mas não há trabalho.
É isso, galera, valeu! 😉.