Um tanque com volume de , inicialmente preenchido com ar a 1 atm e 70°F (21,1 °C), é evacuado por um equipamento conhecido como bomba de vácuo, enquanto o conteúdo do tanque é mantido a 70°F por transferência de calor através de suas paredes. A bomba de vácuo descarrega ar para a vizinhança, que se encontra a 1 atm e 70°F. Determine o trabalho teórico mínimo requerido, em Btu.
Passo 1
Bora lá pra essa questãozinha!
Vamo assumir que as energias potenciais e cinéticas podem ser desprezadas, além de que o ar será considerado um gás ideal, assim, teremos o seguinte balanço:
Sabendo a temperatura de saída e sabendo que é constante, teremos que o balanço de entropia será:
Passo 2
Se unirmos as duas equações, teremos:
Considerando , teremos,
Tendo que as condições de entrada e saída são iguais, . Também, temos , assim:
Passo 3
Queremos o trabalho mínimo, então, , logo: