Vapor de água a 7 MPa e 450 ^circ C 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:
h1 = h2
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 ( De=rada = s2 - s1 ) 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.

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