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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 62

Um quilograma de água, a 500 ° C , e 1   k g de vapor d’água saturado, ambos a 200   k P a , são misturados em um processo adiabático e a pressão constante. Determine a temperatura final e a geração de entropia para o processo.

Passo 1

Fala pessoal, tudo na boa?

Temos os seguintes dados para água e vapor saturado de água misturados em processo adiabático com pressão constante:

m w = 1   k g

m g = 1   k g

T 1 = 500 ° C

P = 200   k P a

Da tabela de água saturada B.1.2, com os valores correspondentes a P = 200   k P a , podemos encontrar a entropia e a entalpia de vapor saturado do estágio 1:

h g 1 = 2706,63 k J k g

s g 1 = 7,1271 k J k g   K

Para a tabela B.1.3, com valores correspondentes a P = 200   k P a e T 1 = 500 ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia da água do estágio 1:

h w 1 = 3487,03 k J k g

s w 1 = 8,5132 k J k g   K

Da equação de energia, podemos encontrar a entalpia específica do estágio 2:

m 2 ∙ h 2 = m g ∙ h g 1 + m w ∙ h w 1

Isolando o h 2

h 2 = m g ∙ h g 1 + m w ∙ h w 1 m 2 = 1 ∙ 2706,63 + 1 ∙ 3487,03 1 + 1

Com isso, nós temos que

h 2 = 3096,83 k J k g

Passo 2

Da tabela da água superaquecida B.1.3, com valores correspondentes a P = 200   k P a e T = 300 ° C , nós podemos encontrar a entropia específica e a entalpia:

h = 3071,79 k J k g

s = 7,8926 k J k g   K

Já no caso de P = 200   k P a e T = 400 ° C

h = 3276,55 k J k g

s = 8,2217 k J k g   K

Calculando a temperatura e a entropia do estágio 2 usando o método de interpolação linear:

T 2 = 300 + 3096,83 - 3071,79 3276,55 - 3071,79 ∙ 400 - 300 = 312 ° C

E

s 2 = 7,8926 + 3096,83 - 3071,79 3276,55 - 3071,79 ∙ 8,2217 - 7,8926 = 7,93 k J k g   K

Calculando a geração de entropia

S g e n = m 2 ∙ s 2 - m g ∙ s g 1 + m w ∙ s w 1

Fazendo a substituição

S g e n = 2 ∙ 7,93 - 1 ∙ 7,1271 - 1 ∙ 8,5132 = 0,22 k J K

Resposta

S g e n = 0,22 k J K

T 2 = 312 ° C

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