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Enunciado

Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 12

Água fria a 15 ∘ C é estrangulada de 5 (atm) para 1 (   a t m ) , em uma torneira de cozinha. Qual é a variação na temperatura da água? Qual é o trabalho perdido por quilograma de água para esse acontecimento doméstico diário? A 15 ∘ C e 1 (   a t m ) , a expansividade volumétrica β para a água líquida é aproximadamente 1,5 × 10 - 4   K - 1 . A temperatura da vizinhança T σ é de 20 ∘ C . Apresente cuidadosamente qualquer hipótese que você faça. As tabelas de vapor são uma fonte de dados.

Passo 1

E aí gurizada tudo belezinha ? O enunciado pede que a gente determine qual é a variação na temperatura da água? Qual é o trabalho perdido por quilograma de água para esse acontecimento doméstico diário? A 15 ∘ C e 1 (   a t m ) , a expansividade volumétrica β para a água líquida é aproximadamente 1,5 × 10 - 4   K - 1 .

Valores das tabelas de vapor para água líquida saturada:

E m   15   ° C : V : = 1.001 ⋅ c m 3 g m T : = 288.15 ⋅ K

Diferença de entalpia para líquido saturado para uma mudança de temperatura de 14 a 15 degC:

Δ H : = ( 67.13 - 58.75 ) ⋅ J g m Δ t : = 2 ⋅ K C p : = Δ H Δ t

β : = 1.5 ⋅ 10 - 4 K Δ P : = - 4 ⋅ a t m C p = 4.19 J g m ⋅ K

Passo 2

Aplicar Eq. (7.25) para o processo de estrangulamento de entalpia constante. Assume uma mudança de temperatura muito pequena e valores de propriedade independentes de P.

Δ T : = - V ⋅ ( l ^ - β ⋅ T ⋅ P C p ⋅ 1 9.86923 ⋅ j o u l e c m 3 ⋅ a t m Δ T = 0.093 K

Passo 3

A mudança de entropia para este processo é dada pela Eq. (7,26):

Δ S : = C p ⋅ t ⁡ T + Δ T T - V ⋅ P Δ S = 1.408 × 10 - 3 J g m ⋅ K

A p l i q u e   E q .   ( 5.36 )   w i t h   Q = 0   : T σ : = 293.15 ⋅ K

W p e r d i d o   : = T o ⁡ Δ S W p e r d i d o   = 0.413 J g m W p e r d i d o = 0.413 k J k g

Resposta

W p e r d i d o   = 0.413 J g m W p e r d i d o = 0.413 k J k g