Termodinamica II

12.53 – Dois tanques isolados, A e B, estão conectados por uma tubulação com válvula de controle. O tanque A apresenta volume igual a 1m³ e contém, inicialmente, argônio a 300kPa e 10ºC. O tanque B apresenta volume de 2m³ e contém, inicialmente, etano a 200kPa e 50ºC. A válvula é aberta e assim permanece até que a mistura resultante atinja um estado uniforme. Nestas condições, determine a pressão e a temperatura finais deste processo de mistura.

[pic 1]

Dados:

                                                [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

Aplicando a 1ª lei da termodinâmica ao volume de controle que engloba os dois tanques, temos que:

[pic 8][pic 9]

Onde:

 (1)[pic 10]

Para o cálculo das massas de argônio e etano, sabendo que pela tabela A5,  e  ,temos:[pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

A massa da mistura é dada por:

[pic 15]

Substituindo os valores em (1), e sabendo que da tabela A5,  e temos:[pic 16][pic 17]

[pic 18]

Logo:

[pic 19]

O valor para o R da mistura é dado por:

[pic 20]

[pic 21]

Para encontrarmos a pressão final , temos:[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

Utilizando o EES, o código para a resolução do problema fica da seguinte maneira:

[pic 26]

O EES encontra um resultado idêntico ao encontrado da forma tradicional:

[pic 27]

Estes 5 problemas potencias nas unidades ocorrem porque de alguma forma o EES não reconhece m³ e kJ/kg K, mas não é nada que seja relevante para a resolução do problema.

12.74 – Reconsidere o Prob. 12.53. Admita que existe uma transferência de calor no processo de mistura de modo que a temperatura final do processo seja igual a 400 K. Determine a pressão final, a transferência de calor e a variação de entropia neste novo processo de mistura.

Dados:

                                                [pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

[pic 33]

Para encontrar a pressão final, utilizamos a seguinte relação termodinâmica:

[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

Para determinar o calor Q, fazemos:

[pic 37]

[pic 38]

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Para determinar a entropia, sabendo que da tabela A5, e , temos que:[pic 41][pic 42]

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A mistura de argônio e etano é utilizado em câmaras de deslocamento ou multifios para detectar a trajetória de partículas.

A câmara de multi-fio usa uma matriz de fios em alta tensão (ânodo), que funcionam através de uma câmara com paredes condutoras realizada no potencial de terra (cátodo). Em alternativa, os fios podem estar ao potencial da terra e o cátodo mantido a uma alta voltagem negativa; o importante é que um campo elétrico uniforme atrai elétrons extras ou íons negativos para os fios de ânodo com pouco movimento lateral.

A câmara é cheia com gás cuidadosamente escolhida, tal como uma mistura / metano de árgon, de tal modo que qualquer partícula ionizante que passa através do tubo irá ionizar átomos gasosos circundante. Os iões e os electrões resultantes são acelerados pelo campo eléctrico através da câmara, causando uma cascata de ionização localizada conhecida como uma avalanche Townsend. Este recolhe com o fio mais próxima e resulta em uma taxa proporcional ao efeito de ionização da partícula detectada. Por pulsos a partir de todos os fios de computação, a trajectória das partículas pode ser encontrado.