Cálculo da alteração da Entropia

Entropia

tem o mesmo valueirrespective of path as long as path is reversible

é um diferencial exacto de alguns função que é idêntica à entropia

apenas para processo reversível

1. A entropia é uma função de estado. A alteração da entropia é determinada apenas pelos seus estados iniciais e finais

2. Ao analisar o processo irreversível, não é necessário fazer uma análise directa do processo reversível real.

Substituir o processo real por um processo reversível imaginário. A mudança de entropia para processo imaginário reversível é a mesma que a de um processo irreversível entre determinados estados finais e iniciais.

(a) Absorção de energia por uma constante reservatório de temperatura

Energy pode ser adicionado reversivelmente como calor ou realizando trabalho.

Exemplo:-

O conteúdo de um reservatório de grande constância-temperatura mantido a 500 K é continuamente agitado por uma roda de pás accionada por um motor eléctrico. Estimar a mudança de entropia do reservatório se a roda de pás for operada durante duas horas por um motor de 250W.

Tratamento da roda de pás convertida em energia interna – um processo irreversível. Imagine um processo reversível com adição de energia idêntica

(b) Aquecimento ou refrigeração de matéria

para aquecimento de volume constante

para aquecimento de pressão constante

, para pressão constante

para processo de volume constante

Exemplo: –

Calcular a troca de entropia se 1kg de água a 300 C for aquecida a 800C a 1bar de pressão. O calor específico da água é 4.2kJ/kg-K

(c) Phasechange a constante temperatura e pressão

Exemplo:-

Ice derrete a 00C com calor latente de fusão= 339.92 kJ/kg. A água ferve à pressão atmosférica 1000C com hfg= 2257 kJ/kg.

(d) Adiabaticmixing

Exemplo:-

Um pedaço de aço de 30kg de massa a 4270 C é largado em 100kg de óleo a 270C.Estes aquecedores específicos de aço e óleo são 0,5kJ/kg-K e 3,0 kJ/kg-K respectivamente. Calcular a mudança de entropia do aço, óleo e universo.

T= temperatura deequilíbrio final.

ou T=319K

Relações Tds

Da definição de entropia,

dQ = Tds

dW = PdV

Por isso,

h2>TdS = dU + PdV

Or, Tds = du + Pdv

Esta é conhecida como os primeirosTds ou, equação de Gibbs.

A segunda equação de Tds é obtida eliminando du da equação acima usando a definição de entalpia.

h = u + Pv à dh = du + vdP

p> Por isso, Tds = dh – vdP

As duas equações podem ser interpretadas como

ds = (du/T) + (Pdv/T)

ds = (dh/T) – (vdP/T)

Mudança de estado para um gás ideal

Se um gás ideal for submetido a uma alteração de P1, v1, T1 a P2, v2,T2 a alteração da entropia pode ser calculada através da concepção de um caminho reversível ligando os dois estados dados.

Deixe-nos considerar dois caminhos pelos quais um gás pode ser tomado do estado inicial, 1 ao estado final, 2.

O gás no estado 1 é aquecido a pressão constante até a temperatura T2 ser atingida e depois é levado reversivelmente e isotermicamente para a pressão final P2.

Caminho 1-a: processo reversível,de pressão constante.

Caminho a-2: reversível,isothermal path

D1-a = òdq/T = òCp dT/T = Cpln(T2/T1)

Dsa-2 = òdq/T = ò(du+Pdv)/T = ò(Pdv)/T = Rln(v2/va)

(Desde du = 0 para processo anisotérmico)

Desde P2v2= Pava = P1va

Ou, v2/va = P1/P2

Or, Dsa-2 = -Rln(P2/P1)

Por isso, Ds = Ds1-a + Dsa-2

= Cp ln(T2/T1)- Rln(P2/P1)

Caminho 1-b-2: O gás em estado 1 é aquecido a volume constante até à temperatura final T2 e depois é reversivelmente e isotermicamente alterado para a pressão final P2.

1-b: reversível, processo de volume constante

b-2: reversível, processo isotérmico

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