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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 44

Um pequeno recipiente de metal com volume igual a 0,002   m 3 , inicialmente vazio, é carregado com R-134a proveniente de uma linha onde escoa líquido saturado a 0 ° C . O enchimento é feito rapidamente, de forma que o processo é adiabático. Determine a massa final no recipiente e a geração total de entropia.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados para este problema, fornecidos pelo enunciado

V 1 = 0,002   m 3

T i = 273,15   K

Para começar a resolver esse problema primeiro vamos extrair os dados usando informações já conhecidas. Da tabela B.5.1 obtemos entalpia e entropia no estado de entrada:

h f i = 200 k J k g

Montando as equações de continuidade e de energia

m 2 - 0 = m i → m 2 = m i

m 2 u 2 - 0 = m i h i + 0 + 0 → u 2 = h f i

Usando as informações que obtivemos da equação de energia podemos verificar em qual fase está no estado 2:

u 2 > u f → 200 k J k g > 199,7 k J k g

Nós podemos que no estado 2, a substância é uma mistura liquido-vapor. Agora temos que calcular a qualidade para obter entropia e massa no estado 2. Obteremos os dados necessários para calcular a qualidade da mesma tabela (B.5.1)

s f g 2 = 0,7262 k J k g   K

u f 2 = 199,77 k J k g

u f g 2 = 178,24 k J k g

s f i 2 = 1,0 k J k g   K

v f g 2 = 0,06842 m 3 k g

v f 2 = 0,000773 m 3 k g

Com isso, u 2 é igual a

u 2 = u f + x 2 ∙ u f g

Isolando o x 2

x 2 = 200 - 199,77 178,24 = 0,00129

Passo 2

Agora podemos calcular a entropia específica e o volume específico e depois disso poderemos determinar a geração de massa e entropia:

v 2 = v f 2 + x 2 ∙ v f g 2

Fazendo a substituição

v 2 = 0,000773 + 0,00129 ∙ 0,06842 = 0,000861 m 3 k g

E para o s 2

s 2 = s f 2 + x 2 ∙ s f g 2

Novamente, fazendo a substituição

s 2 = 1,0 + ∙ 0,00129 ∙ 0,7262 = 1,000937 k J k g   K

E finalmente a geração de massa e entropia são:

m 2 = V 2 v 2

Com isso, nós temos que

m 2 = 0,002 0,000861 = 2,323   k g

E a geração de entropia

S 2 g e n = m 2 s 2 - s i

Substituindo os termos

S 2 g e n = 2,323 ∙ 1,00094 - 1 = 0,0109 k J K

Resposta

m 2 = 2,323   k g

S 2 g e n = 0,0109 k J K

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