Uma certa quantidade de um gás ideal
, ocupa a
e 1 bar um volume igual a
. O gás é aquecido a pressão constante até
por contato com uma fonte quente a
. Calcule o calor transferido ao gás, a variação de entropia do reservatório de calor, a variação total de entropia do gás e a variação total de entropia para o processo. Quais são as irreversibilidades do processo? R: 417,875 kJ; -1,3344 kJ/K;
. A irreversibilidade do processo é a transferência de calor.
Passo 1
Beleza, então o exercício diz assim: a gente tem um gás ideal com
. Inicialmente ele está a
(ou seja,
),
e ocupa
. Aí a gente aquece esse gás à pressão constante até
(
) usando uma fonte a
(
). Precisamos achar:
- o calor transferido
, - a variação de entropia do reservatório
, - a variação de entropia do gás
, - a variação total de entropia do processo
, - quais irreversibilidades rolam aí.
Conteúdo: termodinâmica de gás ideal, calor a pressão constante, entropia. Vamos usar a lei dos gases ideais e definições de calor e entropia.
Passo 2
Primeiro a gente calcula o calor trocado
num processo a pressão constante:
Mas a massa
é obtida da equação de estado
, ou seja
Substituindo em
:
Agora é só colocar os números (usar
,
,
,
).
Passo 3
Vamos fazer a conta de
:
Passo 4
Agora a variação de entropia do gás, que em pressão constante é
Numericamente,
Passo 5
A variação de entropia do reservatório (fonte quente a
) é
Passo 6
A entropia total gerada no processo é a soma
Passo 7
Irreversibilidade principal: a transferência de calor ocorre com diferença de temperatura finita entre a fonte (
) e o gás (~
), o que gera entropia.
Resposta
Q = 417,9 kJ;
ΔS_res = –1,3344 kJ/K;
ΔS_gás = 1,4134 kJ/K;
ΔS_tot = 79,0 J/K;
Irreversibilidade: transferência de calor com diferença finita de temperatura.
ΔS_res = –1,3344 kJ/K;
ΔS_gás = 1,4134 kJ/K;
ΔS_tot = 79,0 J/K;
Irreversibilidade: transferência de calor com diferença finita de temperatura.