Enunciado

Um expansor é alimentado com 0,5   k g / s de ar a 2,0   M P a e 300   K . A pressão e a temperatura na seção de descarga do expansor são iguais a 400   k P a e 300   K . Admita que o processo que ocorre nesse expansor é isotérmico e reversível. Desprezando as variações de energia cinética e potencial do processo, determine as taxas de transferência de calor no equipamento e o trabalho realizado no processo.

Passo 1

E ai galera! Vem comigo pra resolvermos essa questão!

Analisando o processo por etapas.

Inicio:

p 1 = 2,0   M P a

Final:

p 2 = 400   k P a

Como o processo é isotérmico e reversível, temos:

T = 300   K

s g e r = 0

Passo 2

Calculando a transferência de calor pela Eq. 8.24:

Q = m ˙ T s 2 - s 1 = - m ˙ T R ln ⁡ p 2 p 1

Pela Tabela A.5, para o ar, obtemos:

R = 0,287   k J / k g ⋅ K

Substituindo os termos:

Q = - 0,5 ⋅ 300 ⋅ 0,287 ⋅ ln ⁡ 400 2000

Q = 69,3   k W

Passo 3

Calculando o trabalho do processo:

W = m ˙ h 2 - h 1 + Q

Como o processo é isotérmico:

h 1 = h 2

Desse modo:

W = Q = 69,3   k W

Viu, foi fácil né?

Até a próxima questão!

Resposta

W = 69,3   k W

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