Um tanque rígido de
contém, inicialmente, refri-gerante-134a a 200 kPa e título de
. Calor é então transferido para o refrigerante a partir de uma fonte a
até que a pressão atinja 400 kPa . Determine (
) a variação da entropia do refrigerante, (b) a variação da entropia da fonte de calor e (c) a variação total de entropia do processo. Respostas: (a) 3,880
Passo 1
O enunciado dá um tanque rígido de volume
contendo R-134a inicialmente à pressão
e título
. O fluido recebe calor de uma fonte a
até a pressão final
. Pede-se:
(a) variação de entropia do refrigerante ,
(b) variação de entropia da fonte ,
(c) variação total de entropia .
Para resolver precisamos usar tabelas de propriedades saturadas e superaquecidas de R-134a, aplicar conservação de volume (tanque rígido), fórmula de entropia de mistura, e a definição .
(a) variação de entropia do refrigerante
(b) variação de entropia da fonte
(c) variação total de entropia
Para resolver precisamos usar tabelas de propriedades saturadas e superaquecidas de R-134a, aplicar conservação de volume (tanque rígido), fórmula de entropia de mistura, e a definição
Passo 2
Determinar a massa de R-134a no tanque.
Na pressão as propriedades saturadas são
,
. O volume específico inicial é
Na pressão
Como o volume total é
, a massa é
Passo 3
Calcular a entropia específica no estado 1.
Ainda em , com as entropias saturadas
e
, temos mistura de título
, logo
Ainda em
Passo 4
Encontrar a entropia específica no estado 2.
Como o tanque é rígido, . A
e valor de
pode-se verificar que o fluido ainda está em mistura saturada. Então o título final é
Como o tanque é rígido,
e a entropia específica
Passo 5
Calcular a variação de entropia do sistema (refrigerante):
Inserindo os valores das tabelas e do passo 2, obtém-se
Passo 6
Determinar o calor trocado pelo refrigerante.
Não há trabalho de fronteira (tanque rígido), então
Não há trabalho de fronteira (tanque rígido), então
onde
e
são as energias internas específicas em 200 kPa e 400 kPa, vindas das tabelas. Numericamente chega-se a
Passo 7
Calcular a variação de entropia da fonte de calor.
A fonte permanece a , portanto
A fonte permanece a
Passo 8
Calcular a variação total de entropia:
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)