Dois quilos de uma mistura que consiste em
de
de
e
de
são comprimidos adiabaticamente de 1 bar
e 300 K para 4 bar
. Determine:
(a) o trabalho, em kJ.
(b) a quantidade de entropia produzida, em kJ/K
(a) o trabalho, em kJ.
(b) a quantidade de entropia produzida, em kJ/K
Passo 1
O enunciado descreve uma mistura gasosa ideal de massa total
com frações em massa de
de
,
de
e
de
. Essa mistura é comprimida adiabaticamente e de modo reversível (isentropicamente) de
e
até
. Precisamos calcular (a) o trabalho realizado sobre o gás e (b) a entropia gerada. Vamos tratar a mistura como gás ideal de calor específico constante.
Passo 2
Convertemos as massas de cada componente em quantidades de matéria:
As massas molares são
,
,
. Assim os mols são
Total de matéria:
Passo 3
Usamos calores específicos molares aproximados a
:
As frações molares são . O calor específico molar médio é
As frações molares são
Como
,
Passo 4
Para compressão isentrópica de gás ideal vale
Passo 5
O trabalho realizado sobre o gás numa compressão adiabática reversível é
Calculando:
Passo 6
Como o processo é adiabático e reversível, não há produção de entropia:
Resposta
(a)
(b)
(b)