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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 182

É possível resfriar e condensar R - 134 a a partir de 1.000   k P a e 180   ° C para líquido saturado, em um sistema fechado submetido a um processo reversível isobárico que ao mesmo tempo troca calor com um reservatório de energia isotérmico a 100   ° C ?

Passo 1

Fala aê, tudo blz? Nesta questão devemos verificar se é possível resfriar e condensar R - 134 a , em condições especificadas.

Sabemos que este é um sistema fechado, pois nenhuma massa cruza os limites do sistema. Logo, o balanço energético do sistema pode ser expresso como:

E e n t - E s a i = ∆ E s i s t e m a

- Q s a i - W s a i = ∆ U = m ( u 2 - u 1 )

- Q s a i = W s a i + m ( u 2 - u 1 )

- Q s a i = m ( h 2 - h 1 )

Q s a i = m ( h 1 - h 2 )

Como ∆ U + W = ∆ H , durante um processo de quase-equilíbrio a pressão constante, temos, de acordo com as tabelas A- 12 e A- 13 :

P 1 = 1000   k P a T 1 = 100   ° C h 1 = 421,36   k J / k g ;     s 1 = 1,3124   k J / k g ⋅ K  

P 2 = 1000   k P a x 2 = 0 h 2 = 107,32   k J / k g ;     s 2 = 0,39 19   k J / k g ⋅ K

Passo 2

A partir da fórmula obtida no passo 1 , temos:

q s a i = h 1 - h 2 = 421,36 - 107,32 = 314,0   k J / k g

A alteração da entropia do reservatório de energia, que passa por um processo isotérmico reversível, é dada por:

∆ s = q s a i T r e s e r v a t ó r i o = ( 314,0 ) ( 100 + 273 ) = 0,8419   k J / k g ⋅ K

Passo 3

Agora calcularemos a alteração da entropia do R - 134 a durante o processo, onde o sinal de transferência de calor é considerado positivo quando o reservatório recebe calor.

∆ s R - 134 a = s 2 - s 1 = 0,3919 - 1,3124 = - 0,9205     k J / k g ⋅ K  

Passo 4

Por fim, calcularemos a alteração total da entropia (ou seja, geração de entropia) e poderemos dizer se o processo é possível.

∆ s t o t a l = ∆ s R - 134 a + ∆ s = - 0,9205 + 0,8419 = - 0,0786     k J / k g ⋅ K

Logo, a partir deste valor (negativo), concluímos que este processo é impossível.

Resposta

Não é possível.

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