Enunciado

38 Amônia a 1MPa e 50 °C é expandida, num conjunto cilindro – pistão, até o estado onde a pressão e a temperatura são iguais a 0,5 MPa e 20°C. Admitindo que o processo seja reversível, determine os sinais do trabalho e da transferência de calor presentes neste processo.

Passo 1

E aí, preparado? Vamos lá.

Essa questão não vai precisar de muita coisa. Vamos precisar basicamente só de duas equações para processo reversível.

A do trabalho específico:

w = ∫ P   d v

E também da de transferência de calor calor específico:

q = ∫ T   d s

Ah... e alguns dados das benditas tabelas lá do final do livro.

Passo 2

Como a gente só quer o sinal e tal... vamos fazer uma forçação de barra leve:

Para o trabalho:

w = P Δ v

E vamos pegar o valor do volume específico para o estado inicial ( v 1 ) :

Olhando na tabela B.2.2 para 1 MPa = 1000 kPa e 50°C:

v 1 = 0,14499   m 3 / k g  

E também para o estado final ( v 2 ) :

Olhando na tabela B.2.2 para 0,5 MPa = 500 kPa e 20°C:

v 2 = 0,26949   m 3 / k g

E agora fazendo o delta v:

Δ v = v 2 - v 1

Δ v = 0,26949 - 0,14499

Δ v = 0,1245   m 3 / k g

Como o Δ v é positivo, então podemos dizer que o trabalho também vai ter sinal positivo:

w > 0

Passo 3

Agora para a transferência de calor:

q = P Δ s

E vamos pegar o valor da entropia específica para o estado inicial ( s 1 ) :

Olhando na tabela B.2.2 para 1 MPa = 1000 kPa e 50°C:

s 1 = 5,2654   k J / k g K  

E também para o estado final ( s 2 ) :

Olhando na tabela B.2.2 para 0,5 MPa = 500 kPa e 20°C:

s 2 = 5,4244   k J / k g K

E agora fazendo o delta s:

Δ s = s 2 - s 1

Δ v = 5,4244 - 5,2654

Δ v = 0,159   k J / k g K

Como o Δ s é positivo, então podemos dizer que a transferência de calor também vai ter sinal positivo:

q > 0

Resposta

w > 0

s > 0

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