Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 51
Um tanque rígido de inicialmente conte ar nas condições ambientes de e . Um tanque de litros contendo água liquida a e entao colocado no tanque sem provocar nenhum vazamento de ar. Apos alguma transferência de calor da água para o ar e para a vizinhança, tanto o ar como a água são medidos, e verifica-se que ambos estão a . Determine a perda de calor para a vizinhança e a destruicao de exergia durante esse processo.
Passo 1
Precisamos determinar o calor perdido para vizinhança e a destruição da exergia neste processo.
Assumindo que a variação da energia cinética e potencial são insignificantes, assumindo o ar como um gás ideal e também o tanque esta isolado.
Propriedades:
As propriedades do ar são:
Dados retirados da tabela A-2 do livro.
As propriedades da água são:
Dados retirados da tabela A-3 do livro.
Para determinarmos a perdas para vizinhança antes teremos que calcular o volume e pressão do ar finais e quantidade da massa de água que possuímos.
Após calcular as perdas para vizinhança aplicaremos a formula do balanço de energia.
Passo 2
a) Determinando o volume final de ar no tanque:
Aplicando a formula do gás ideal, para determinar a massa de ar no tanque:
Determinando a pressão final do ar, pela equação do gás ideal:
Determinando a massa da água:
Após determinarmos todos as variáveis para equação do balanço de energia, vamos determinar a energia perdida para vizinhança.
Substituindo os valores e efetuando os cálculos temos:
Passo 3
Para determinará exergia destruído precisaremos calcular a variação da entropia da água e do ar.
Após isto o trabalho da água e do ar e por final a exergia destruída total.
Determinando a variação da entropia da água:
Determinando a variação da entropia para o ar:
Determinando o trabalho da água:
Trabalho do ar:
Passo 4
Após de terminarmos a variação da entropia, variação do trabalho da água e ar, finalmente podemos aplicar a formula da exergia destruída:
Resposta
a)
b)