Um dispositivo de êmbolo-cilindro contém
de gás nitrogênio a 120 kPa e
C. O gás é agora comprimido lentamente em um processo politrópico o qual PV 1.3= constante. O processo termina quando o volume é reduzido pela metade. Determinar a variação de entropia do nitrogênio durante este processo. Considere
e
para o gás nitrogênio.
Resp.: -0,0617 kJ/K
Resp.: -0,0617 kJ/K
Passo 1
O enunciado diz que temos 1,2 kg de N₂ num êmbolo-cilindro, a 120 kPa e 27 °C, e que ele é comprimido seguindo um processo politrópico PVⁿ = constante, com n = 1,3, até o volume ficar pela metade. A questão pede a variação de entropia ΔS do nitrogênio.
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais, processo politrópico e fórmula de entropia para gás ideal. Vamos precisar de:
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais, processo politrópico e fórmula de entropia para gás ideal. Vamos precisar de:
- Lei dos gases ideais (PV = mRT).
- Relação T₂/T₁ em processo politrópico:
. - Fórmula da variação de entropia ideal:
e depois multiplicar por m para obter ΔS.
Passo 2
Primeiro, converte a temperatura inicial para Kelvin:
Passo 3
No processo politrópico
, vale
Logo
Passo 4
Agora aplicamos a fórmula da variação de entropia por unidade de massa:
Sabendo que
,
Multiplicando pela massa (1,2 kg):