[Termodinamica] Esercizio di termodinamica
Potete darmi dei suggerimenti per la risoluzione sono disperato!
0,100 kg di acqua a 3,00 bar e di titolo 76,3% sono in un contenitore rigido ed adiabatico. Un rotore palettato posto all'interno del contenitore e mosso da un motore elettrico è posto in rotazione completando la vaporizzazione dell'acqua. Si calcolino:
- pressione nello stato finale;
- temperatura nello stato finale;
- l'energia meccanica da fornire;
- la variazione di entropia;
- la generazione di entropia.
Si ricalcoli la generazione di entropia nelle ipotesi che lo stesso processo sia realizzato con una sola interazione termica e che il contenitore non sia più adiabatico e sia posto a contatto con un SET alla temperatura di 150°C.
p2= 4,00 bar; t2= 144°C; |L| = 48,2 kJ; S = 0,116 kJ/K; Sgen = 0,116 kJ/K; Sgen = 0,002 kJ/K
Grazie
0,100 kg di acqua a 3,00 bar e di titolo 76,3% sono in un contenitore rigido ed adiabatico. Un rotore palettato posto all'interno del contenitore e mosso da un motore elettrico è posto in rotazione completando la vaporizzazione dell'acqua. Si calcolino:
- pressione nello stato finale;
- temperatura nello stato finale;
- l'energia meccanica da fornire;
- la variazione di entropia;
- la generazione di entropia.
Si ricalcoli la generazione di entropia nelle ipotesi che lo stesso processo sia realizzato con una sola interazione termica e che il contenitore non sia più adiabatico e sia posto a contatto con un SET alla temperatura di 150°C.
p2= 4,00 bar; t2= 144°C; |L| = 48,2 kJ; S = 0,116 kJ/K; Sgen = 0,116 kJ/K; Sgen = 0,002 kJ/K
Grazie
Risposte
Io ho ragionato così:
Ho determinato il volume massico della miscela nel punto di inizio trasformazione:
$ v1=χ(v vap−vliq)+vliq $
dove $ v vap $ e $ vliq $ sono i valori dei volumi massici che vado a determinare sulla curva limite superiore e inferiore delle tabelle sul vapore saturo alla pressione $ p1$ =3bar .
Dopo utilizzo il primo principio e considerando che il sistema non scambia calore con l'esterno:
$ LW−Li=ΔU $
dove $ LW $ è il lavoro di irreversibilità (cambio di stato):
a questo punto affermo che la variazione di volume all'interno del sistema è pari a 0, quindi:
$ Li=int_(1)^(2) p dV $
quindi ottengo:
$ LW=ΔU $
in questo modo sto affermando che tutto il lavoro fornito dal rotore è utilizzato per effettuare un cambio di stato e sto affermando che il punto 2 di fine trasformazione 2 ha $ v2=v1 $.
il punto 2 si troverà sulla curva limite superiore con volume massico $ v2=v1 $: determino $ T2 $ e $ p2 $ dalle tabelle di saturazione del vapore.
In sostanza ragionando in questo modo è come se avessi considerato una trasformazione adiabatica irreversibile che sembra coincidere con una trasformazione isocora irreversibile.
E' giusto ciò che ho scritto ? Siete d'accordo?
Ho determinato il volume massico della miscela nel punto di inizio trasformazione:
$ v1=χ(v vap−vliq)+vliq $
dove $ v vap $ e $ vliq $ sono i valori dei volumi massici che vado a determinare sulla curva limite superiore e inferiore delle tabelle sul vapore saturo alla pressione $ p1$ =3bar .
Dopo utilizzo il primo principio e considerando che il sistema non scambia calore con l'esterno:
$ LW−Li=ΔU $
dove $ LW $ è il lavoro di irreversibilità (cambio di stato):
a questo punto affermo che la variazione di volume all'interno del sistema è pari a 0, quindi:
$ Li=int_(1)^(2) p dV $
quindi ottengo:
$ LW=ΔU $
in questo modo sto affermando che tutto il lavoro fornito dal rotore è utilizzato per effettuare un cambio di stato e sto affermando che il punto 2 di fine trasformazione 2 ha $ v2=v1 $.
il punto 2 si troverà sulla curva limite superiore con volume massico $ v2=v1 $: determino $ T2 $ e $ p2 $ dalle tabelle di saturazione del vapore.
In sostanza ragionando in questo modo è come se avessi considerato una trasformazione adiabatica irreversibile che sembra coincidere con una trasformazione isocora irreversibile.
E' giusto ciò che ho scritto ? Siete d'accordo?
Ciao,
grazie per la risposta. Avevo pensato anche io ad un metodo risolutivo simile, considerando il diagramma di Molier, determinando prima lo stato 1 di cui conosco praticamente tutto e poi considerando l'isocora e il titolo x=1 determinare l'altro punto. La cosa che mi frenava è questa( forse è anche una scemenza): Il fatto che il volume del contenitore sia costante non implica che il volume specifico rimanga costante. Se ho ad esempio un contenitore con dell'acqua e del vapore, con l'acqua e il vapore che insieme riempio tutto il volume del recipiente, quando riscaldo tutta l'acqua si trasforma in vapore e il volume del contenitore si mantiene costante. Il volume specifico non potrebbe cambiare?
grazie per la risposta. Avevo pensato anche io ad un metodo risolutivo simile, considerando il diagramma di Molier, determinando prima lo stato 1 di cui conosco praticamente tutto e poi considerando l'isocora e il titolo x=1 determinare l'altro punto. La cosa che mi frenava è questa( forse è anche una scemenza): Il fatto che il volume del contenitore sia costante non implica che il volume specifico rimanga costante. Se ho ad esempio un contenitore con dell'acqua e del vapore, con l'acqua e il vapore che insieme riempio tutto il volume del recipiente, quando riscaldo tutta l'acqua si trasforma in vapore e il volume del contenitore si mantiene costante. Il volume specifico non potrebbe cambiare?
Consideriamo 2 concetti:
1)Il volume massico è il volume occupato da una sostanza fratto la massa della sostanza
2) la legge di amagat sul volumi parziali
Io posso studiare la trasformazione termodibamica di un sistema solo se qst trasformazione avviene per punti di equilibrio (trasf. quasi statica). Tuttavia è possibile studiare un sistema anche in casi particolari in cui la trasformazione non avviene per punti di equilibrio ma sono sicuro che i punti di equilibrio sono solo lo stato iniziale e finale. Se i punti iniz e finnale della trasf non sono di equilibrio è davvero difficile (impossibile?) studiare la trasformazione.
Ritornando al nostro caso: se per caso io ammetto che la sostanza abbia un volume massico inferiore rispetto al valore $ (Vcont)/(Mvap) $ é come se affermassi che la massa non occupa tutto il volume ma solo parte di esso e allora cosa ho nel volume non occupato? Diciamo che questo potrebve esserci se mi trovo in un punto di non equil ma è abbastanza difficile da studiare: è una condizione di nn equilibrio poiche il fluido gassoso tende ad occupare tutto il volume che lo cobtiene.
1)Il volume massico è il volume occupato da una sostanza fratto la massa della sostanza
2) la legge di amagat sul volumi parziali
Io posso studiare la trasformazione termodibamica di un sistema solo se qst trasformazione avviene per punti di equilibrio (trasf. quasi statica). Tuttavia è possibile studiare un sistema anche in casi particolari in cui la trasformazione non avviene per punti di equilibrio ma sono sicuro che i punti di equilibrio sono solo lo stato iniziale e finale. Se i punti iniz e finnale della trasf non sono di equilibrio è davvero difficile (impossibile?) studiare la trasformazione.
Ritornando al nostro caso: se per caso io ammetto che la sostanza abbia un volume massico inferiore rispetto al valore $ (Vcont)/(Mvap) $ é come se affermassi che la massa non occupa tutto il volume ma solo parte di esso e allora cosa ho nel volume non occupato? Diciamo che questo potrebve esserci se mi trovo in un punto di non equil ma è abbastanza difficile da studiare: è una condizione di nn equilibrio poiche il fluido gassoso tende ad occupare tutto il volume che lo cobtiene.
Consideriamo 2 concetti:
1)Il volume massico è il volume occupato da una sostanza fratto la massa della sostanza
2) la legge di amagat sul volumi parziali
Io posso studiare la trasformazione termodibamica di un sistema solo se qst trasformazione avviene per punti di equilibrio (trasf. quasi statica). Tuttavia è possibile studiare un sistema anche in casi particolari in cui la trasformazione non avviene per punti di equilibrio ma sono sicuro che i punti di equilibrio sono solo lo stato iniziale e finale. Se i punti iniz e finnale della trasf non sono di equilibrio è davvero difficile (impossibile?) studiare la trasformazione.
Ritornando al nostro caso: se per caso io ammetto che la sostanza abbia un volume massico inferiore rispetto al valore $ (Vcont)/(Mvap) $ é come se affermassi che la massa non occupa tutto il volume ma solo parte di esso e allora cosa ho nel volume non occupato? Diciamo che questo potrebve esserci se mi trovo in un punto di non equil ma è abbastanza difficile da studiare: è una condizione di nn equilibrio poiche il fluido gassoso tende ad occupare tutto il volume che lo cobtiene.
1)Il volume massico è il volume occupato da una sostanza fratto la massa della sostanza
2) la legge di amagat sul volumi parziali
Io posso studiare la trasformazione termodibamica di un sistema solo se qst trasformazione avviene per punti di equilibrio (trasf. quasi statica). Tuttavia è possibile studiare un sistema anche in casi particolari in cui la trasformazione non avviene per punti di equilibrio ma sono sicuro che i punti di equilibrio sono solo lo stato iniziale e finale. Se i punti iniz e finnale della trasf non sono di equilibrio è davvero difficile (impossibile?) studiare la trasformazione.
Ritornando al nostro caso: se per caso io ammetto che la sostanza abbia un volume massico inferiore rispetto al valore $ (Vcont)/(Mvap) $ é come se affermassi che la massa non occupa tutto il volume ma solo parte di esso e allora cosa ho nel volume non occupato? Diciamo che questo potrebve esserci se mi trovo in un punto di non equil ma è abbastanza difficile da studiare: è una condizione di nn equilibrio poiche il fluido gassoso tende ad occupare tutto il volume che lo cobtiene.
Grazie mille! 
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