Enunciado

Um equipamento sem partes móveis fornece, em regime estacionário, uma corrente de ar refrigerado a -25ºC e 1 bar. A alimentação do equipamento é feita com ar comprimido a 25ºC e 5 bar. Além da corrente de ar.refrigerado, uma segunda corrente de ar aquecido sai do equipamento a 75ºC e 1 bar. Admitindo operação adiabática, qual é a razão entre o ar refrigerado e o ar aquecido produzidos pelo equipamen to? Suponha que o ar seja um gás ideal com Cp = (7/2)R.

Passo 1

Fala galera vamos começar, considerando que a quantidade relativa das duas correntes é feita por um equilibrio energético, como o processo é adiabático sabemos , com isso a variação de entalpia se cancela.

Se baseando que 1mol de ar está entrando, xmol de ar resfriado com isso a diferença (1-x)mol é a quantidade de ar quente.

Conhecendo as temperaturas:

→ temperatura do ar entrando

→ temperatura do ar frio

→ temperatura do ar quente

Passo 2

Utilizando , podemos chegar ao valor de x dizendo:

Podemos manipular essa equação eliminando as capacidade calorifícas por serem a mesma ficando:

,

encontrando o valor de x

Passo 3

Com x=0,5 mol concluimos que são produzidos quantidade iguais de ar resfriado e ar quente, precisamos saber se esse processo viola a segunda lei da termodinâmica fazendo, com a variação de entropia sendo positiva.

Fazendo as devidas substituições podemos calcular a entropia total:

Resposta

Resultado é um valor de entropia maior que zero indicando que o processo não viola a segunda lei da termodinâmica

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