Uma mistura de gases contém
de
e
de
a
e 20 psia. Determine:
(a) a composição em termos da fração molar.
(b) a composição em termos da fração mássica;
(c) a transferência de calor, em Btu, para elevar a temperatura da mistura de
para
a pressão constante.
(d) a mudança na entropia da mistura, em
.
Para os itens (c) e (d), utilize o modelo de calores específicos constantes.
(a) a composição em termos da fração molar.
(b) a composição em termos da fração mássica;
(c) a transferência de calor, em Btu, para elevar a temperatura da mistura de
(d) a mudança na entropia da mistura, em
Para os itens (c) e (d), utilize o modelo de calores específicos constantes.
Passo 1
O enunciado dá uma mistura de gases contendo
lbm e
lbm a
e
psia. Pede:
- (a) fração molar,
- (b) fração mássica,
- (c) calor necessário para aquecer de
a a pressão constante, - (d) variação de entropia da mistura nesse aquecimento, usando calores específicos constantes.
Para isso vamos:
. calcular o número de moles de cada componente e daí as frações molares;
. usar as massas para as frações mássicas;
. para o calor, adotar valores de
constantes em Btu/lbm
R;
. para
s, usar
(pressão constante).
Passo 2
Calcular o número de lb-mol de cada gás. As massas molares em lbm/lb-mol são
e
.
Total de substância
As frações molares são
Passo 3
As frações mássicas vêm diretamente das massas:
Passo 4
Para o calor a pressão constante usamos
Adotamos calores específicos em Btu/lbm
R:
Calculamos
:
Temperaturas em
R:
Logo
Passo 5
Como
é constante, a variação de entropia de cada parcela é
Logo a variação total da mistura é
Calculando
,
Resposta
(a)
.
(b) .
(c) .
(d) .
(b)
(c)
(d)