Enunciado

74- A F i g .   P 8.74 mostra um conjunto cilindro-pistão com uma membrana que separa o volume interno em duas regiões.

Uma das regiões contém 1   k g de água a 20   ° C e 0.5   M P a e a outra contém 1   k g de água a 100   ° C e 0.5   M P a . A membrana é rompida e a água atinge um estado uniforme num processo isobárico e adiabático.

Determine a temperatura final da água e a geração de entropia nesse processo.

Passo 1

Essa é daquelas questões que se eu te disse que é tranquila e fácil eu estarei sendo super desonesto com você, então eu vou apenas te dizer que você vai conseguir entender essa questão junto comigo, pega na minha mão e vambora.

Inicialmente temos dois estados dentro do conjunto que juntos totalizam 2   k g de massa de água

Vamos chamar a água a 20   ° C de conjunto A e a em 100   ° C de conjunto B e o estado desses dois conjuntos terão as seguintes propriedades

Estado inicial de A pela tabela B . 1 . 1

m A 1 = 1   k g ; T A 1 = 20   ° C ; P A 1 = 0.5   M P a

s A 1 = 0.2966   k J / k g K

h A 1 = 83.94   k J / k g

E as propriedades para o estado inicial de B :

s B 1 = 1.3068 k J k g K

h B 1 = 419.02   k J / k g K

Como temos troca de calor entre as duas partes e queremos saber a temperatura de equilíbrio e a geração de entropia então somente precisamos dessas duas propriedades

Passo 2

Aí pá, a membrana que separa os dois conjuntos se rompe em um processo com troca de calor nula e com a mesma pressão de 0.5   M P a   de antes, e como temos troca de calor entre os dois conjuntos por meio da entalpia então podemos dizer:

m 2 h 2 = m A 1 h A 1 + m B 1 h B 1

Então a entalpia no estado final será de:

h 2 = m A 1 m 2 h A 1 + m B 1 m 2 h B 1

Então:

h 2 = 83.94 2 + 419.02 2 = 251.48   k J / k g

Como a questão quer a temperatura da água no estado final então pela tabela B . 1.1 teremos:

T 2 ≈ 60   ° C

E essa temperatura nos dá uma entropia de 0.8311   k J / k g K

Passo 3

E a geração da entropia será de:

S g e r a d a = m 2 s 2 - m A 1 s A 1 - m B 1 s B 1 - Q T

S g e r a d a = 2 0.8311 - 0.2966 - 1.3068 = 0.0588   k J / K

Espero que tenha dado para entender as fórmulas e a resolução, caso não nos contacte! É nós e valeu

Resposta

T 2 ≈ 60   ° C

S g e r a d a = 0.0588   k J / K

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