Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 81
Um tanque rígido isolado de contém ar a e . Uma válvula conectada ao tanque é então aberta, e o ar escapa até que a pressão interna caia para . A temperatura do ar durante esse processo é mantida constante por um aquecedor a resistência elétrica colocado no tanque. Determine (a) o trabalho elétrico realizado durante esse processo e (b) a destruição da exergia. Considere que a vizinhança esteja a .
Passo 1
Vamos lá, estudantes! Um tanque rígido isolado equipado com um aquecedor elétrico contém inicialmente ar pressurizado. Uma válvula é aberta, e o ar pode escapar a temperatura constante até que a pressão no interior caia para . A quantidade de trabalho elétrico feito e o esforço destrutivo devem ser determinados. A constante de gás do ar (Tabela A-1E). As propriedades do ar são (Tabela A-17E)
Passo 2
(a)Nós tomamos o tanque como o sistema, que é um volume de controle desde que a massa atravessa o limite. Observando que as energias microscópicas de fluidos fluidos fluidos fluidos e não fluidos são representadas pela entalpia h e energia interna u, respectivamente, os balanços de massa e energia para este sistema de fluxo uniforme podem ser expressos como:
Balanço de massa:
Balanço de massa:
A massa inicial e a massa final no tanque são
Agora, dos equilíbrios de massa e de energia,
Passo 3
(b) A parte da potência de saída que é utilizada apenas para superar as irreversibilidades é equivalente à destruição por esforço, que pode ser determinada a partir de um equilíbrio de esforço ou diretamente a partir de sua definição onde a geração de entropia é determinada a partir de um equilíbrio de entropia em um sistema estendido que inclui o dispositivo e seu entorno imediato. Ele nos da,
Assumindo uma pressão média constante de para o fluxo de saída, as alterações de entropia são determinadas como
Substituindo, a exergia de destruição,
