Dez kmol por hora de ar passam por um estrangulamento de uma condição a montante de
e 10 bar para uma pressão a jusante de 1,2 bar. Considere o ar como um gás ideal com
.
(a) Qual é o valor da temperatura a jusante?
(b) Qual é a variação da entropia do ar em
?
(c) Qual é a taxa de geração de entropia em
?
(d) Se a vizinhança estiver a
, qual é o valor do trabalho perdido?
(a) Qual é o valor da temperatura a jusante?
(b) Qual é a variação da entropia do ar em
(c) Qual é a taxa de geração de entropia em
(d) Se a vizinhança estiver a
Passo 1
O enunciado descreve um escoamento estacionário de ar por um estrangulamento (throttling), com vazão molar de 10 kmol/h, pressão a montante
bar e temperatura a montante
, e pressão a jusante
bar. O ar é tratado como gás ideal com calor específico molar a pressão constante
. Em um throttling sem troca de calor e sem trabalho, temos entalpia constante
. Para resolver usamos:
- Conservação de entalpia para gás ideal
. - Variação de entropia molar
. - Balanço de entropia de controle em regime permanente.
- Exergia destruída
.
Passo 2
Como não há troca de calor nem trabalho e desconsideramos energia cinética e potencial, a entalpia é constante:
Logo
, ou seja,
.
Passo 3
A variação de entropia molar do ar é
Como
, o primeiro termo some, e com
, fica
Passo 4
Para um balanço de entropia em regime permanente sem calor, a taxa de geração de entropia é
onde
é a vazão molar em mol/s:
Logo
Passo 5
O trabalho perdido por exergia destruída é
com
. Assim
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)