Termodinâmica - Exercícios Resolvidos sobre Entropia, Gases Ideais e Coeficientes Viriais

ΔmisS 956 J molK ΔmisS 678 J molK ΔmisS 785 J molK ΔmisS 824 J molK ΔmisS 498 J molK 3 Um gás ideal que se comporta segundo a equação Pv RT R é a constante do gases encontrase confinado em um dispositivo êmbolocilindro e experimenta um processo isotérmico de expansão de um estado i até um estado f Nesse caso a expressão do trabalho W realizado pelo sistema é Ref 202315040232 W RT P lnvf vi W RT expvf vi W RTvf vi W RT Pvf vi W RT lnvf vi 4 Para um trocador de calor em contracorrente e sem quedas de pressão os perfis de temperatura das correntes são mostrados na figura a seguir A vazão de fluido frio é 100 kgs As propriedades dos fluidos nas condições de interesse nos terminais quente e frio do trocador foram reunidas em uma tabela a qual também é apresentada abaixo Portanto a taxa de geração de entropia no trocador de calor é Ref 202315037967 Ṡg 022 kW K Ṡg 030 kW K Ṡg 044 kW K Ṡg 015 kW K Ṡg 058 kW K 5 O dióxido de carbono CO2 é um gás aplicado para facilitar a prospecção do petróleo de poços profundos além de também ser usado na carbonatação de bebidas e como fluido refrigerante O segundo e o terceiro coeficientes do virial do CO2 a 298 K são B 124 cm3 mol e C 4931 cm6 mol2 Dado que a forma de Berlim da equação do virial é Z 1 B RT P C B² RT² P² R 8314 102 barL molK logo a fugacidade do CO2 a 298 K e 8 MPa vale Ref 202315054923 f 508 bar f 646 bar f 270 bar f 755 bar f 431 bar 6 Em relação às demais a Terceira Lei da Termodinâmica TLT é usada menos frequentemente na análise de processos do interesse da engenharia porém estabelece algumas diretrizes importantes A respeito dessas diretrizes avalie as sentenças abaixo e selecione aquela que está totalmente correta Ref 202315045915 Em sistemas perfeitamente isolados a TLT estipula que processos podem ocorrer na direção de redução do número de microestados acessíveis o que se traduziria em uma diminuição da entropia ou do grau de desordem do sistema A TLT afirma que mesmo para sólidos puros não cristalinos o valor da entropia é tido como nulo no zero absoluto T 0 K ponto que é muitas vezes adotado como referência para construir de tabelas de propriedades termodinâmicas Na prática a utilidade mais evidente da TLT consiste em prover um fundamento para que sejam definidas as entropiaspadrão de reação de compostos puros as quais podem ser nulas sob algumas temperaturas maiores que T 0 K Da perspectiva molecular a TLT se baseia no fato de que há apenas um microestado acessível a T 0 K exatamente o de mais baixa energia de modo que é coerente que a entropia seja tomada como nula nessa temperatura Cada estado de equilíbrio macroscópico observável a olho nu corresponde a um e somente um único estado microscópico bem definido o qual é conhecido como microestado ou configuração molecular no contexto da TLT 7 Uma turbina adiabática de pequeno porte deve produzir 325 kW ao expandir uma corrente de gases de combustão de um estado inicial a 250 C até um final a 120 C Se a diferença de entalpia puder ser calculada por Δh cPΔT sendo cP o calor específico constante e aproximadamente igual ao cP do ar ou seja 10 kJ kgK então a vazão mássica de gás requerida é Ref 202314992463 ṁ 55 kg s ṁ 32 kg s ṁ 41 kg s ṁ 25 kg s ṁ 13 kg s Disc NPG2621 TERM AVANÇADA Período 20233 EAD POS Aluno WENDEL FERNANDO MALHEIROS Matr 202310070545 Prof RAQUEL LIMA OLIVEIRA Turma 9001 Prezadoa Alunoa Responda a todas as questões com atenção Somente clique no botão FINALIZAR PROVA ao ter certeza de que respondeu a todas as questões e que não precisará mais alterálas Valor da prova 10 pontos 1 3 kmols de um gás perfeito logo vale o modelo Pv RT com R 8 314 kJ kg C se encontram confinados um dispositivo pistãocilindro A variação de entropia específica ds do fluído pode ser estimada por ds cV T dT P T dv em que cV tomado como constante e igual a 25 kJ molK é o calor específico isocórico Dado que o gás é comprimido por meio de um processo adiabático de uma temperatura inicial de 25 C até a final de 174 C registrada por um termômetro acoplado ao dispositivo enquanto seu volume aumenta de 80 com relação ao inicial a variação de entropia no sistema é adote ln 1 5 0 40 e ln 1 8 0 60 Ref 202315037962 ΔS 250 kJ K ΔS 60 kJ K ΔS 180 kJ K ΔS 300 kJ K ΔS 120 kJ K 2 A definição de calor específico isobárico em excesso cPE é cPE HE TPx e a relação fundamental de grandezas em excesso é d GE RT VE RT dP HE RT2 dT Σ ĠiE RT dxi com R 8 314 J molK Na descrição das propriedades em excesso também vale a relação GE HE TSE Para uma determinada mistura binária equimolar cPE é uma constante independente da temperatura ou seja cPE a Para essa mesma misturas a T 20 C o calor específico isobárico a energia livre de Gibbs e a entalpia todas em excesso são cPE 45 J molK GE 7605 J mol e HE 4850 J mol Para a mistura equimolar em questão na temperatura de T 50 C quanto vale a variação da entropia com a mistura ΔmisS relativa à mistura real Ref 202315038040 8 Para uma mistura líquida binária constituída pelas espécies A e B e mantida sob temperatura e pressão constantes a entalpia H é definida como uma função das frações molares x₁ e x₂ H J mol 500xA 700xB xAxB 30xA 60xB Sabese que a condição de diluição infinita seja para a espécie A ou B é caracterizada pela presença da espécie em questão a uma fração molar ilimitadamente baixa mas ainda positiva Quais os valores das entalpias parciais dos dois componentes a diluição infinita HA e HB Ref 202315038035 O HA 630 Jmol e HB 770 Jmol O HA 390 Jmol e HB 570 Jmol O HA 500 Jmol e HB 680 Jmol O HA 560 Jmol e HB 730 Jmol O HA 450 Jmol e HB 610 Jmol 9 Um ciclo de potência a vapor e seu diagrama T vs S do ciclo de Carnot correspondente são mostrados na figura abaixo O diagrama é usado para determinar a máxima eficiência térmica teórica e os respectivos pontos do ciclo estão identificados nele A fonte reservatório quente que supre o sistema com calor está à temperatura de 450 C Se as taxas de trabalho gerado e calor rejeitado no ciclo de Carnot são 840 kW e 660 kW respectivamente então a temperatura do sorvedouro reservatório frio C e a eficiência máxima valem Ref 202315031129 O 45 C e 56 O 35 C e 52 O 35 C e 48 O 30 C e 56 O 45 C e 48 10 Considere um sistema no qual o sulfeto de hidrogênio H₂S encontra em equilíbrio com a água H₂O a uma temperatura de 30 C e a uma pressão total de 100 kPa Nesse caso a constante de Henry que dita a dissolução do gás no líquido é HH₂S 550 bar Adicionalmente a equação de Antoine para a pressão de vapor da água é log₁₀ PH₂Osat mmHg 807131 173063 T C 233426 adote os fatores de conversão 75 mmHg 1 kPa e 1 bar 100 kPa A porcentagem molar do sulfeto de hidrogênio na fase líquida do sistema xH₂S é Ref 202315031190 021123 0829 EPS httpssimuladoestaciobrprovasemcasalinearasp 55 VERIFICAR E ENCAMINHAR Não respondida Não gravada Gravada xH2S 0 335 xH2S 0 282 xH2S 0 106 xH2S 0 174 xH2S 0 088