Enunciado

114 Inicialmente, um dispositivo contém 2 kg de amônia a 150 kPa e -20°C. A temperatura e a pressão no estado final do processo que ocorre no dispositivo são iguais a 400 kPa e 80°C. Determine o expoente politrópico, o trabalho realizado e a transferência de calor nesse processo. Qual é a variação total de entropia nesse processo?

Passo 1

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

A equação da entropia:

m s 2 - s 1 = Q T 0 - S g e r

E para politrópicos, vamos usar a relação:

P 2 P 1 = T 2 T 1 n n - 1

E a equação pro trabalho:

W = m R 1 - n T 2 - T 1

Passo 2

Achando o expoente:

P 2 P 1 = T 2 T 1 n n - 1

400 150 = 80 + 273,15 - 20 + 273,15 n n - 1

n = 1,538

E vamos pegar na tabela B.2.2 os dados:

- iniciais:

s 1 = 5,7465   k J / k g K

u 1 = 1303,3   k J / k g

- finais:

s 2 = 5,9907   k J / k g K

u 2 = 1468,0   k J / k g

Passo 3

Calculando o trabalho:

W = m R 1 - n T 2 - T 1

W = 2 × 0,4882 1 - 1,538 80 - - 20

W = - 182,08   k J

Calculando o calor:

m u 2 - u 1 = Q - W

2 × 1468 - 1303,3 = Q - - 182,08

Q = 147,3   k J

E calculando a variação total de entropia:

m s 2 - s 1 = Q T 0 - S g e r

2 × 5,9907 - 5,7465 = 147,3 373,15 - S g e r

S g e r = 0,0936   k J / K

Resposta

n = 1,538

W = - 182,08   k J

Q = 147,3   k J

S g e r = 0,0936   k J / K

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

61 Um kg de água a 500°C e 1kg de vapor saturado de água, ambos a 200 kPa, são misturados a pressão constante num processo adiabático. Determine a temperatura final do processo e a entropia gerada no
59 A Fig. P8.59 mostra o esboço de um vaso de pressão rígido e isolado termicamente contém vapor dágua superaquecido a 3,0 MPa e 400°C. Uma válvula do vaso é aberta, permitindo o vazamento do vapor. P
109 Um conjunto cilindro – pistão contém 1 kg de metano a 100 kPa e 20°C. O gás, então, é comprimido reversivelmente até a pressão atingir 600 kPa. Calcule o trabalho necessário para realizar esta ope
106 Neônio a 400 Kpa e 20°C é submetido a um processo politrópico, com n=1,4, até que a temperatura atinja 100°C. Determine os sinais para o calor transferido e para o trabalho envolvido no processo.
108 CO2 é submetido a uma expansão politrópica e reversível que apresenta expoente igual a 1,4. Se admitirmos que o calor específico é constante, a transferência de calor no processo será positiva, ne