Questão 2 (2 pontos) Um conjunto cilindro-pistão contém 1 kg de dióxido de carbono a 290 K e 150 kPa . Calor é adicionado de uma fonte de calor a 1000 K ao sistema até que a pressão final atinja 1500 kPa . Considerando que a pressão e o volume tenham a seguinte relação:
onde
é uma constante, determine:
a) o calor trocado (1 ponto)
b) a entropia gerada durante o processo (1 ponto)
a) o calor trocado (1 ponto)
b) a entropia gerada durante o processo (1 ponto)
Passo 1
O enunciado dá um cilindro-pistão com
,kg de
em estado inicial
,K e
,kPa. O processo é politrópico
até
,kPa, recebendo calor de uma fonte a
,K. Precisamos usar:
– Equação do gás ideal com
,kJ/k
.
– Relação para processo politrópico .
– Primeira Lei: , com
e
.
– Entropia do gás ideal .
– Entropia gerada
– Equação do gás ideal
– Relação para processo politrópico
– Primeira Lei:
– Entropia do gás ideal
– Entropia gerada
Passo 2
Calcular
pela relação politrópica:
Logo
Passo 3
Determinar o calor trocado
. Assumimos calor específico constante para
:
,kJ/k
e
,kJ/k
.
Temos
Temos
e o trabalho
Assim
Passo 4
Calcular a variação de entropia do sistema
. Primeiro
:
Então
Numéricas:
,
,
Passo 5
Calcular a entropia gerada:
Resposta
a)
b)
b)