Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 42
Um pequeno recipiente de metal com volume igual a , inicialmente vazio, é carregado com proveniente de uma linha onde escoa líquido saturado a . O enchimento é feito rapidamente, de forma que o processo é adiabático. Determine a massa final e determine os volumes de líquido e de vapor, caso existam, no recipiente. O processo é reversível?
Passo 1
Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!
Nós temos os seguintes dados para o R-12, fornecidos pelo enunciado
Como o recipiente está vazio, a massa no estado 1 é igual a zero . A partir da equação de continuidade, sabemos que a massa de fluido na linha é igual à massa de fluido que entrou no recipiente:
Logo,
Agora, montando a equação de energia, nós temos que
Com isso, nós temos que
Agora precisamos obter os dados necessários para resolver este problema da tabela B.3.1:
Nós podemos ver que (pela tabela B.3.1), que é maior que , o que significa que a substância R-12 é uma mistura líquido-vapor. Com isso,
Agora, vamos calcular a qualidade
Passo 2
O fator de qualidade será dado por
Isolando o , nós obtemos que
Fazendo a substituição dos termos
Depois disso vamos calcular o volume específico, mas primeiro precisamos ir para a mesma tabela novamente (tabela B.3.1)
Passo 3
Agora podemos calcular o volume específico no estado 2:
Substituindo os termos
Com isso, nós temos que
Finalmente, podemos calcular a massa no estado 2:
Novamente, repetindo o processo de substituição
A partir da qualidade e massa podemos expressar a parte líquida da mistura usando a seguinte equação:
Com isso, será igual a
A massa da parte vapor da mistura é
Portanto,
Passo 4
Finalmente, podemos calcular os volumes de líquido e vapor:
Substituindo os termos,
E para , mesmo pensamento análogo
Novamente, fazendo o processo de substituição
Da tabela B.3.1, podemos ver que é maior que (entropia específica para substância em linha), o que significa que a geração de entropia é maior que zero o que nos leva a concluir que o processo é irreversível.
Resposta
O processo é irreversível!