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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 43

Um tanque, rígido e selado, contém amônia a 0 ° C e com título desconhecido. Quando a amônia é aquecida até 100 ° C em água fervente, sua pressão chega a 1200   k P a . Determine o título inicial, a transferência de calor para a amônia e a geração total de entropia.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Recebemos os seguintes dados para amônia em um tanque rígido:

P 2 = 1200   k P a

T 1 = 0 ° C

T 2 = 100 ° C = 373   K

Da tabela de amônia superaquecida B.2.2. correspondente a P 2 = 1200   k P a e T 2 = 100 ° C , podemos encontrar o volume específico do estágio 2, entropia e energia interna:

u 2 = 1485,8 k J k g

v 2 = 0,14537 m 3 k g

s 2 = 5,5325 k J k g   K

A amônia está no tanque rígido, então o volume final é igual ao volume inicial:

v 1 = v 2 = 0,14347 m 3 k g

Da tabela de Amônia Saturada B.2.1. correspondendo a T 1 = 0 ° C , podemos encontrar o volume específico de saturação e evaporação, energia interna e entropia:

u f = 179,69 k J k g

u f g = 1138,3 k J k g

v f = 0,001566 m 3 k g

v f g = 0,28763 m 3 k g

s f = 0,7114 k J k g   K

s f g = 4,6195 k J k g   K

Passo 2

Calculando o fator de qualidade do estágio 1:

x 1 = v 1 - v f v f g

Substituindo os valores, nós temos que

x 1 = 0,14537 - 0,001566 0,28763 = 0,49

A energia interna específica inicial é dada por

u 1 = u f + x 1 ∙ u f g

Fazendo a substituição dos termos, nós temos que

u 1 = 179,69 + 0,49 ∙ 1138,3 = 737,46 k J k g

Calculando a entropia específica inicial

s 1 = s f + x 1 ∙ s f g = 0,7114 + 0,49 ∙ 4,6195 = 2,9750 k J k g   K

Já no caso do calor específico, nós temos que

q = u 2 - u 1

Novamente, fazendo a substituição dos termos, obtemos o seguinte resultado

q = 1485,8 - 737,46 = 748,34 k J k g

Calculando a geração de entropia durante o processo:

Δ s g e n = s 2 - s 1 - q T 2

Com isso, nós temos que

Δ s g e n = 5,5325 - 2,9750 - 748,34 373

Portanto,

Δ s g e n = 0,55 k J k g   K

Resposta

x 1 = 0,49

q = 748,34 k J k g

Δ s g e n = 0,55 k J k g   K

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