Exercício de Termodinâmica Básica 202

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CV Motor térmico mais leito de rocha até T0. W e QL saem.
(U2 ÿ U1) rocha = mC (T2 ÿ T1) = 5500 × 0,89 (290 ÿ 400) = ÿ538 450 kJ
cv
Entropia Eq.8.3: (S2 ÿ S1)rocha = ÿ
C
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
ELE
= mC ln ( )
W = ÿ(U2 ÿ U1)rocha ÿ QL = 538450 ÿ 456504 = 81.946 kJ
8,81
P
Encontre o trabalho total que a máquina térmica pode realizar ao receber energia do 
leito rochoso, conforme descrito no Problema 7.61 (ver Fig.P 8.81). Dica: escreva a 
equação do equilíbrio de entropia para o volume de controle que é a combinação do leito 
rochoso e da máquina térmica.
P
290
Solução:
= 5500 × 0,89 ln = ÿ1574,15 kJ/K 400
Para obter o trabalho devemos integrar o processo ou fazer a 2ª lei para um 
volume de controle em torno de toda a configuração até T0
Energia Eq.5.11: (U2 ÿ U1)rocha = – QL – W
QL = ÿT0 (S2 ÿ S1)rocha = ÿ290 (ÿ1574,15) = 456 504 kJ
A queda de energia da rocha ÿ(U2 ÿ U1)rock é igual a QH na máquina térmica
T0
QL
H eu
T2
T1
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Precisamos encontrar as mudanças na entalpia (u + Pv) para cada fase separadamente e 
então adicionar a mudança de entalpia para a mudança de fase.
Considere o processo em várias etapas:
] = -0,358kJ/K
Resfriamento do líquido até a temperatura de 
fusão Solidificação do líquido em sólido 
Resfriamento do sólido até a temperatura final 1Q2 = 
mPb(h2 - h1) = mPb(h2 - h327,sol - hif + h327,f - h500) = 2 × (0,138 × 
(20 - 327) - 24,6 + 0,155 × (327 - 500)) = -84,732 - 49,2 - 53,63 = 
-187,56 kJ
-
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
ÿSCV = mPb[Cp solln(T2/600) - (hif/600) + CP liqln(600/T1)]
ÿSSUR = -1Q2/T0 = 187,56/293,15 = 0,64 kJ/K
8,82
600
293,15
A mudança líquida de entropia da Eq.8.18 é equivalente à geração total de entropia
Dois kg de chumbo líquido inicialmente a 500°C são colocados em uma forma. Em seguida, ele 
esfria a pressão constante até a temperatura ambiente de 20°C à medida que o calor é transferido 
para a sala. O ponto de fusão do chumbo é 327°C e a variação de entalpia entre as fases, hif , 
é 24,6 kJ/kg. Os calores específicos estão nas Tabelas A.3 e A.4. Calcule a mudança líquida de 
entropia para este processo.
24,6
ÿSnet = ÿSCV + ÿSSUR = 0,282 kJ/K
Solução:
600
CV Lead, processo de pressão constante 
mPb(u2 - u1)Pb = 1Q2 - P(V2 - V1)
+ 0,155 ln 
600 773,15= 2 × [0,138 ln
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