Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 45
Uma peça de metal quente deve ser resfriada rapidamente (processo de têmpera) até , o que requer uma remoção de do metal. Existem 3 modos possíveis de retirar essa energia: 1. Submergir o metal em um banho de água líquida e gelo. 2. Deixar que o R-22 líquido saturado, a , absorva a energia de modo a tornar-se vapor saturado. 3. Absorver a energia pela vaporização do nitrogênio líquido a uma pressão de .
a. Calcule a variação de entropia do meio de refrigeração para cada um dos três casos.
b. Discuta o significado dos resultados.
Passo 1
Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!
Nós temos os seguintes dados para R-22
A – Primeiramente, para calcular a mudança de entropia do meio de resfriamento, usaremos a seguinte equação:
No caso de calcular a massa necessária, usaremos a equação da energia
Expandindo para o caso isobárico,
E usando as relações de e
Portanto,
Passo 2
Nesta parte do problema temos fusão ou ebulição a pressão constante e temperatura dependendo das 3 possibilidades
1 - Derretimento do gelo a
Como temos um banho de gelo, sabemos que estamos no estado sólido saturado, no qual o sólido pode se transformar em líquido. Da tabela B.1.5 com valores correspondentes a , nós obtemos que
Primeiro precisamos calcular a massa usando a equação (2)
Substituindo os valores
Calculando a mudança de entropia do meio de resfriamento
Novamente, fazendo a substituição
Passo 3
2 - R-22 em ebulição a
Como temos a ebulição do fluido R-22, sabemos que este é um processo de evaporação no qual o líquido se transforma em gás. Da tabela B.4.1 com valores correspondentes a , nós vamos obter
Primeiro precisamos calcular a massa usando a equação (2)
Substituindo os valores
Calculando a mudança de entropia do meio de resfriamento
Novamente, fazendo a substituição
Passo 4
3 - em ebulição em
Como temos a ebulição do fluido , sabemos que este é um processo de evaporação no qual o líquido se transforma em gás. Da tabela B.4.1 correspondente a , obteremos:
Primeiro precisamos calcular a massa usando a equação (2)
Substituindo os valores
Calculando a mudança de entropia do meio de resfriamento
Novamente, fazendo a substituição
Passo 5
B - Como sabemos, a definição de variação de entropia no processo reversível é dada pela equação
Quanto maior for a temperatura de evaporação, maior será a variação de entropia , como podemos notar olhando para o termo de variação de entropia escrito acima.
Resposta
Respondido acima!