Vapor de água a 7 MPa e
é estrangulado em uma válvula até uma pressão de 3 MPa durante um processo em regime permanente. Determine a entropia gerada durante esse processo e verifique se o princípio do aumento de entropia foi satisfeito.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um vapor de água que está passando por uma válvula, o que é um processo chamado estrangulamento ou válvula de expansão. A gente vai trabalhar com Termodinâmica, especificamente com as leis que envolvem entalpia e entropia. Para resolver, vamos precisar das propriedades do vapor de água nas condições dadas e aplicar as leis da termodinâmica para encontrar a entropia gerada no processo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que numa válvula de estrangulamento, o processo é isentálpico, ou seja, a entalpia do sistema antes e depois do processo permanece a mesma. Então, temos:
Onde:
-
é a entalpia inicial (7 MPa e 450°C) -
é a entalpia final (3 MPa)
Passo 3
Vamos precisar das propriedades termodinâmicas da água vapor nos dois estados. Podemos usar uma tabela de vapor ou diagramas como o diagrama de Mollier para encontrar
e
no estado inicial e
no estado final, já que a entalpia é constante.
Passo 4
Consultando a tabela de vapor para o estado inicial (7 MPa e 450°C):
Como o processo é isentálpico (
), usamos
.
Passo 5
Agora, no estado final (3 MPa e
), precisamos encontrar a entropia
. Consultando a tabela de vapor para 3 MPa e
, encontramos:
Passo 6
A entropia gerada (
) no processo é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 7
Segundo o Segundo Princípio da Termodinâmica, a entropia em um processo real deve aumentar ou permanecer a mesma. Como encontramos que
é positiva, isso confirma que o princípio está satisfeito.
Resposta
A entropia gerada durante o processo é de 0,1 kJ/(kg·K), confirmando que o princípio do aumento da entropia foi satisfeito.