QUESTÃO 3: (Valor: 4,0 \mathrm{pts} )
O gais A se expande adiabaticamente por uma turbina que realiza um trabalho. O fluxo de entrada escoa a 100 bar e 600 K , enquanto a saída está a 20 bar e 445 K . Usando o artificio de trajetória de cálculos e a rede termodinámiea, estime quantos moles de gás são necessários escoarem pela turbina para obtenção de 10000 J de trabalho. Os dados a seguir estão disponiveis para A.

Passo 1

O enunciado diz que um gás A se expande adiabaticamente numa turbina, entrando em (100 bar, 600 K) e saindo em (20 bar, 445 K), e que o trabalho obtido deve ser 10000 J. Precisamos calcular quantos mols desse gás devem passar pela turbina para gerar esse trabalho. Vamos usar a primeira lei da termodinâmica para um processo adiabático estacionário e a definição de entalpia.

Passo 2

Em regime estacionário adiabático e desprezando variações de energia cinética e potencial, a primeira lei reduz-se a
W = H_1 - H_2 = n\bigl(h_1 - h_2\bigr),
onde W é o trabalho produzido pela turbina, n o número de mols, e h_1, h_2 as entalpias molares na entrada e na saída, respectivamente.

Passo 3

Para encontrar h_1 - h_2 é necessário conhecer as entalpias molares do gás A a (100 bar, 600 K) e (20 bar, 445 K) — seja por meio de tabelas de propriedades ou de valores de c_p(T). Como o enunciado não forneceu nem os valores de c_p nem as tabelas de entalpia para o gás A, não é possível calcular numericamente \Delta h = h_1 - h_2 e, consequentemente, o valor de n.

Resposta

Não há como estimar o número de mols sem os dados termodinâmicos (entalpias ou c_p) do gás A nas condições dadas.

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