Enunciado

Um tanque rígido, com volume interno igual a 1,5   m 3 , contém 1   k g de argônio a 30   ° C . Calor é transferido para o argônio, de um reservatório térmico que apresenta temperatura igual a   1300   ° C , até que o aumento de entropia específica do argônio se torne igual a 0,343   k J / k g K . Determine o calor transferido ao argônio e a entropia gerada neste processo.

Passo 1

Opa, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Queremos o valor do calor transferido ao argônio e a entropia gerada no processo.

O calor transferido é dado pela equação:

Q 1 → 2 = m c v T 2 - T 1 + W 1 → 2

Como o processo é realizado a volume constante, temos que:

Q 1 → 2 = m c v T 2 - T 1

Temos que descobrir a temperatura final do fluido para resolver esta equação.

Nos foi dito que a variação de entropia especifica valia:

∆ s = 0,343   k J / k g K

Temos a seguinte equação que envolve a variação de entropia específica:

∆ s = c v ln ⁡ T 2 T 1

Calculando, temos que:

0,343 = 0,312 ln ⁡ T 2 T 1

T 2 T 1 = 3

Portanto:

T 2 = 3 303

T 2 = 909   K

Passo 2

O calor transferido vale:

Q 1 → 2 = m c v T 2 - T 1

Q 1 → 2 = 1 0,312 909 - 303

Q 1 → 2 = 189   k J

A equação da entropia de geração é dada por:

S 1 → 2 g e n = m s 2 - s 1 - Q 1 → 2 T a m b

Resolvendo, temos que:

S 1 → 2 g e n = 1 0,343 - 189 1300 + 273

S 1 → 2 g e n = 0 , 223   k J / K

Resposta

Q 1 → 2 = 189   k J

S 1 → 2 g e n = 0,223   k J / K

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