Um reservatório isolado é dividido em dois compartimentos do mesmo tamanho conectados por uma válvula. Inicialmente, um dos compartimentos contem vapor d’água a 50   l b / i n 2   344 , 7   k P a e 70 0 ° F   371 , 1 ° C , e o outro se encontra em vácuo. A válvula é aberta e o vapor preenche a totalidade do volume. Determine

(a) a temperatura final, em ° F .

(b) a quantidade de entropia gerada, em B t u / l b ⋅ ° R .

Passo 1

E aí, tudo bem? Bora matar essa questão, mas para isso vamos pra nossas considerações!

1 - O sistema engloba a quantidade total de Ar

2 - O sistema é isolado ou seja Q = W = 0

Nosso esquema vai ser semelhante ao esquema da questão 65 , entretanto um dos tanques vai estar no vácuo, assim:

Passo 2

a)

Agora que temos nossas considerações, vamos fazer o balanço de energia lembrando que o sistema e fechado logo não tem troca de calor nem trabalho sendo realizado!

Da consideração 2 temos: Q = W = 0

Δ U = Q - W = 0

Para a situação final o volume final deve ser duas vezes maior que o volume inicial devido o aumento de um compartimento, desta forma:

V 2 = 2 V 1

Δ U = u 1 - u 2 = 0

u 2 = u 1

Δ S = Q T b + σ = 0 + σ

σ m = s 2 - s 1

Passo 3

a)

Como teremos um processo a com energia interna constante só precisamos averiguar nas tabelas os valores que sejam realistas as quedas de temperatura, pressão ainda mantendo a energia interna constante, visitando as tabelas temos:

Como o volume do sistema dobrou é esperado que a pressão caia pela metade, assim temos a peça chave para matarmos a questão!

T 2 = 687,5   ° F

p 2 = 25,01   l b / i n 2

Passo 4

b)

Agora encontrado os dados associados a entropia temos:

s 1 = 1,881 B t u l b ⋅ ° R

s 2 = 1 , 957 B t u l b ⋅ ° R

σ m = s 2 - s 1

σ m = 0 , 07611   B t u l b ⋅ ° R

Isso é tudo pessoal, conseguimos mais uma! \o/

Resposta

𝑎)

T 2 = 687,5   ° F

b)

σ m = 0,07611   B t u l b ⋅ ° R

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