Problema di termodinamica

[epimar1]

Un dispositivo cilindro-pistone contiene una miscela satura di acqua a 100 °C. Durante un processo
a temperatura costante, 600 kJ di calore sono trasferiti all’ambiente circostante che si trova a 25 °C.
In conseguenza di ciò, si verifica una parziale condensazione del vapore presente nel cilindro.
Determinare:
a) la variazione di entropia dell’acqua durante il processo;
b) la variazione di entropia dell’aria ambiente durante il processo.
Dire, inoltre, se il processo è reversibile, irreversibile o impossibile.

Non ho la minima idea di come procedere.
Grazie.

[epimar1]

Tabelle e diagrammi:

http://www.univpm.it/Entra/Engine/RASer ... r_FT_1.pdf

[Faussone]

Scusami, ma è impossibile che tu non abbia la minima idea di come procedere.
Se hai da fare questo problema significa che qualche minima idea devi pur averla, esponila qui e troverai qualcuno che ti aiuterà in caso.
Altrimenti secondo il regolamento del forum nessuno dovrebbe risponderti.

[epimar1]

Non riesco a fare il secondo punto..

Per il primo uso la definizione di entropia:

$S = Q/T = {-600 kJ}/{273+100 K} = -1.61 {kJ}/K$ e torna.

Per il secondo faccio lo stesso procedimento e viene:

$S = {600 kJ}/{273+25 K} = 2.01{ kJ}/K$ mentre dovrebbe venire $0.40 {kJ}/K$.

Non capisco perchè nel primo caso non c'è entropia generata, mentre nel secondo c'è, e non so come calcolarla.

Inoltre con questi risultati direi che il processo è irreversibile perchè $S = 2.01-1.61 {kJ}/K > 0$ , mentre coi risultati giusti direi che è impossibile perchè $S= 0.40-1.61 {kJ}/K <0$ e va contro il secondo principio.

[epimar1]

Ne approfitto dal momento che ho un dubbio anche per questo esercizio:

Un serbatoio rigido contiene 5 kg di refrigerante R-134a inizialmente a 20 °C e 140 kPa. Il
refrigerante è ora raffreddato mentre viene agitato fino a che ala sua pressione scende a 100 kPa.
Determinare la variazione di entropia del refrigerante durante il processo.

Essendo il serbatoio rigido $v=cost$. Il volume specifico nello stato iniziale lo ricavo dalle tabelle ma se poi vado a vedere nelle tabelle dell'acqua in stato di saturazione, a quella pressione mi dà un valore differente di volume specifico. Ho allora provato a ricavare il titolo in modo che il volume specifico rimanesse costante.

Stato iniziale:
$s_1 = 1.0532 {kJ}/K$ , $v=0.16520 m^3/{kg}$

Stato finale:
$v=cost=v_l+x(v_{vs}-v_l)$, con $x = v_{vs}/(v_{vs}+v_l)$ = titolo.
$=> x = {v-v_l}/{v_{vs}-v_l} => s_2 = s_l + x(s_{vs}-s_l) = s_l + {v-v_l}/{v_{vs}-v_l}(s_{vs}-s_l)$

Poi faccio il $\Delta s = s_2 - s_1 = 1.0352 - 0.8185 = 0.8185 - 1.0352 = -0.2347 {kJ}/{kgK}$. Moltiplico quindi per la massa e trovo $\Delta S = -0.2347*5 = -1.173 {kJ}/K$. Il risultato doveva essere $-1.179 {kJ}/K$ quindi ritengo sia accettabile, ma purtroppo non capisco perchè devo modificare il titolo affinchè porti il volume specifico costante. Se io usassi la definizione di titolo $x = v_{vs}/{v_{vs}+v_l} = 0.996$ verrebbe diverso. Quando devo, quindi, calcolarlo in questo modo? Quando non ho vincoli (come in questo caso le pareti rigide) nel mio sistema?

Grazie, anche se non credo di essermi spiegato molto bene.

[epimar1]

up.

Non c'è bisogno di controllare le tabelle, mi basta il procedimento in lettere senza valori numerici.

[professorkappa]

Non riesco a fare il secondo punto..

Per il primo uso la definizione di entropia:

$S = Q/T = {-600 kJ}/{273+100 K} = -1.61 {kJ}/K$ e torna.

Per il secondo faccio lo stesso procedimento e viene:

$S = {600 kJ}/{273+25 K} = 2.01{ kJ}/K$ mentre dovrebbe venire $0.40 {kJ}/K$.

Non capisco perchè nel primo caso non c'è entropia generata, mentre nel secondo c'è, e non so come calcolarla.

Inoltre con questi risultati direi che il processo è irreversibile perchè $S = 2.01-1.61 {kJ}/K > 0$ , mentre coi risultati giusti direi che è impossibile perchè $S= 0.40-1.61 {kJ}/K <0$ e va contro il secondo principio.

Infatti e' come dici tu.
L'entropia diminuisce di 1.61kJ/K per il sistema.
L'aumento di entropia dell'ambiente (che e' un serbatoio talemente grande da risuxcire ad assorbire calore senza variare apprezzabilmente ne pressione ne T) e' 2.01KJ/K

Quello 0.40 e' l'aumento di entropia dell'UNIVERSO. La somma delle variazioni del sistema e dell'ambiente.
Il fatto che sia maggiore di 0, garantisce la spontaneita' del processo (a quella temperatura).

[epimar1]

Ah ecco, grazie mille! In effetti non avevo notato che fosse la differenza.