solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

129
of Thermodynamics FUNDAMENTALS

Upload: alfasel

Post on 13-Nov-2014

2.385 views

Category:

Documents


8 download

DESCRIPTION

solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

TRANSCRIPT

Page 1: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� ���������

� �� ����������� ��

� �

� ����������������������� ���!"��#�����!�!������

� ������$%�&��$��''������(���) ����

� �

of Thermodynamics FUNDAMENTALS

��������

��&�������� � � � � ���&���*�

) ������)���� � �

��� ����� � � � � ����!�����

� �

��������������� ���� � � � � �

�������������������� ����� � � �����������

��������������������������������� � � ���������� � �

� ���������������� � � � � ���������� � �

� �������� ���������� � � � � �����!�"#� � �

� $���%�����&�������������� � � � ����"���!� � �

� '� �������(�������������� �� � ����!������

� ���)��������)��������� � � � ����*�����

� $&���� ������+���� �,������������� � � ����*�����

� -�&��%�

Page 2: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

���������� � #�����!�!���� � ������$+&��$��''�+) ����

� ')�������������� ��%�����)������ ������������)����)��������)���������

��� �������2�

��,� -��� ��,� -��� ��,� -��� ��,� -���

��� �� ��� ��� ��� #�� ���� *��

��� ��%� ��� ��%� ��� #�� ���� **�

��� �� ��� �#� ��� ��� ���� ���

�#� ��%� �#� ��%� �#� #�� ��#� *"�

��� #� ��� ��� ��� #�� ���� "��

�*� �� �*� ��� �*� #*� ��*� ��%�

�"� ��%� �"� ������ �"� #"� ��"� ��%�

��� �� ��� ������ ��� #!� ���� ��%�

�!� "� �!� ��%� �!� ��� ��!� �*�

��� ��%� *�� ������ !�� #�� ���� ���

��� *���� *�� ������ !�� *�� ���� ���

��� ��%� *�� ��%� !�� *�� ���� ���

��� ��%� *�� ��� !�� ��%� ���� ���

�#� ����� *#� ��� !#� ##� ��#� ���

��� �� *�� ��%� !�� #�� ���� *!�

�*� !���� **� �!���� !*� ���.� ��*� "��

�"� ��%� *"� �"���� !"� *�� ��"� ���

��� ��%� *�� �!���� !�� ��%� ���� "#�

�!� ������ *!� ������ !!� "�� ��!� ��%�

#�� ������ "�� ��� ���� *�� ���� "��

#�� ��� "�� ��%� ���� *#� ���� "*�

#�� ��� "�� �#� ���� *�� ���� ""�

#�� ��%� "�� �#� ���� �"� ���� "��

##� ������ "#� ��� ��#� ��%� � �

#�� ��� "�� ��%� ���� "�� � �

#*� ��%� "*� �*� ��*� �#� � �

#"� ��%� ""� �"� ��"� ��� � �

#�� ��%� "�� ��%� ���� ��� � �

#!� �*� "!� ��� ��!� �*� � �

��� �"���� ��� �!���� ���� �!� � �

� ')����� ������)��������� �������)��������)��������.���� �����&��%��)�����)��

)�������� ��)��(������������)���������� ���2�������(��)�������������)�� ).�

�������� �)��������������������������������)�������������������� ��%����

�)��&���� �����)�%������)��)���2�$�����������&������)���������������)�������(��)��

����������(�%���.�%)�)���� ��������������(��)��)���2�

Page 3: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

���"�.�/���� �0�!������1������

*�

� $����)���������������(��������(��������������&����)������3�

� �������������2�4(��)����������������)���)����������������%�� )���)����������

�����(��������%���� ���)������2�

*�

� 5�������������)�%������������������������������������3�

� � $��������(��6�������������������������%)��)����������������(�������2�

� ')��������������������������)�������������� ���(����2�

*2�

� $��������(��)�������������+�.�'.�&,�(������ ����������� �����������)������3�

� � 4��������������������7���� �����'�����)�������(����������������2���)�

�������)��������%������������7���������������������������2�')����������&������(�����

�����������8��&��9�:;������:�����)�������(��������������������&��������2��

*3�

� 4(���� ��������<� ��������(����.�%)�������)����� ���������+�.�'.�&,��������������

����=.�����0����(�������&������*����3�

� � ')���������������������=.��

� � ')������������������������9�������9��2��������9����0��2�

� � $���)���'.��8��&>��9�-';�>���9��2��!������;���9��2"�����;0 �

� � -����08�4(�%��(�����)����� ���������)���������>�&>��9�:�9�*�����

Page 4: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� $�(��%��(���� �����������(������ ��.� ��)�����=.���������������������0 ;��

�����������=.�����0��2�1)��������)����������&������(��%��������(���)�����3�

� � 5����)���������.���9��2�����?��2"!��2����9���2���� � 5���>��.�� �9��2�������;���2���9��2���!� �

� � 5���6��.�� �9��2"!����2����;���2���9��2"*"��� ������)��������(��%����������0 ;�.��)���������)�����������(��%�����0 ;�2�

� :������(��%��(��>��������

� � � :*�9��

*&�9��

*�-'

��9��2���!��2��!����;����9��2�������;��

� :������(��%��(��6��������

� � � :*�9��

*�&�9��

*�-'

��9��2"*"���2�!*����;����9��2*������;��

*#�

� $�(��%��(� ���$������(��%��(� ���/����������������8�������������%��)������'2�

1)�������)���������� ��������������0�����(��%����3�

� � 5����)�����)�����������)�������(��������������)��(���.�

� � �72���2�!8�����∆��9����-@+�2�����2��?��2�����2�,��9�?��2*!���-

@�

Page 5: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

� $��� �����������)�����0 ��� ����������=������0 ��� ������#���=� ��)��������

0��2�6�%��)�����������%���������%��)�����������������)���������(��2�1)������

(�����'.��3��4�������� �������3�

���� ���728���A��B�A��9���9������������������ �9���&+�'��B�'���B�'� ,��

� � � � '��9�+'���?�'� ,;��9�2-5�6.�

��������728��:�9����������9C�����

� � � ��:�9���-'��9��-+'���?�'� ,�9���:���?���:� �9���:�

� � � ���9����9�-5�'��.�����

∆��������������������)�� �������.������.������������%��)�&����D��&�����∆'��

� ∆��9����+���B����,�?���+���B��� ,�9�����E����+'�;'��,��?����+'�;'� ,�F�

� ������9������2����E���������

�?�������

#���F�9�5*554�'7+6����

� �

Ar Ar

cb

Page 6: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� $��� �����������)�����0 ��>���������=������0 ��� ������#���=� ��)��������0��2�

6�%��)�����������%���������%��)��������)���������(��2�1)������(�����'.��3�

6��D.�6��1�������)������ ���7������� �&�����������A�

���� ���728���A��B�A��9���9���>�+���B���,�>��?��$�+���B���,$��

� � � 9���>��&��>�+'��B�'�,�>��?��$��&�$�+'��B�'�,$��

� � � 9�+�×�2*���?��×�2���,�×�'�����×�2*��×�������×�2���×#���

� � '��9�22*2�6.��

� :�9�:��9�:�>��?�:$��9���>�-�>�'�>�;��?��$�-$�'$�;��

� � 9��×�2���!×���;����?��×�2����×#��;����9��2!���"�����

���������(��������� �����%�����72��2���(���-�

� � ���9�+��2���!�?���2����,����2�;�2!���"��9�3*3�'����

CO Ar

cb

2

Page 7: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9�

� $�(��%��(���0 ;���� ����������=��������)���(��%��(���0 ;���>������*���=� ��)����

����0������������%��)��������)���������(��2�1)�������)�������'.��3�

� � 6��%��0���������������������)�� ��(������������(��%2�')������ ��

�7������� ������

� � �*)��:��

*)��:�+�

*)�,$��?��+�

*)�,�>��9�+�

*)�,$��;�+�

*)�,�>����

� ⇒���������*�>�����>�+'��B�'�,�>��?��

*$����$�+'��B�'�,$��9���

� ⇒� �*$����$�'��;��

*�>�����>�'��9�E�

*$����$��?��

*�>�����>�F�'��

� ��������������2�������?���2�#��*���9�+��2����?���2�#�,��'��

� � '���9������2"�=.����������������9�����0���

���$�

����>������4G46�

�H$�/�-

Page 8: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5�

� 1)�������)��������(����������������������� ������2�3�

� A��� ��72���2#.��)�������(��������(���>������)��������������2#"��2�

� 5�����7�2���2�*������2�".�(�����)���%�������������������������.�

� ∆��9��×E��2������+����2"

���<�B��2�������+

�2��#�������

,�F�

� ����������?�×E��2�#����+����2"

�*��<�B��2���!����+

�2#"��������

,�F��9���2*�!#�01;=�

*�

�� 4(�4�%�������)������(��%��(���#������������������(���������������=������������

�.�)�%��������������������%)�)��������4��������0��%����(����)��)����

�����(��3�

� � I����������0��%��)��(��%�����.��)��(���������(�������.�����)��

�������������(��)����&�����2�

Page 9: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� 5����� �������������������0������)�����������������������������3�

� ��������������������������������������������������)�� ��.��(��)����������

�����������)�� ��2��>�)��%���.��)���������������2�

*2�

� 1)���)����������������&������ �������)�������%)����������������)����3�

� -�����&��)��������������.�%)����� �������)����������������������2���

� ����5� �2���2�������2!2�

*3�

� 4��������������.���4����)��)���%�(�������������������������������:�������3�

� ')����������&�����������������������)����)�����������������������.�

� ����5� 2���2�2�����������������)���������������������������)� )���'2��

��

'

&�9��

��9�

*-�

� 1)���)����������������&������ �������)�������%)��������������������3�

� � -�����&��)��������������.�%)����� �������)����������������������2�

� ����5� �2���2�������2!2�

Page 10: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#�

� 4(�4�)�&�������������0�������,�B������ ,�#��������,�������%)�������)��

��������� �������)�������4����)�&�3�

� H��������������������������&��)�������+�������<,�����)������������������

�72��2���%)�����(�����72��2�����&�9��� ���������9���������&2�

� � � ω�9��2*����&���9��2*���

��

�������� �

�,� � �9��2�*���0��.����������ω�9��2*��×�2�*��;!!2"#�9��2����*��

,� � �9�!2�!��0��.������������ω�9��2*��×!2�!�;!�2#�"�9��2�**��

,� � �9��#�2��0��.��������ω�(��������9�����0����

Page 11: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

� �������������� ���%��)��(���J�� ������.������B���.�)�&�����%������3�

� � I��2��$���)���%������.�%�����%���� � ����������������������2�4�����%�2�

*8�

� �����������%����%)����)��� ����������������&��)����������������3�

� $ �������)�����������)���������(��)��������(�&���������)��������(�������2�4�������

)�%���)�%���������)�������������������(�������2��

� -�����&��)�����������)���������(��)�������(��������(�&���������)�����������������

������������)�������'�����2�4������������)�%����������)������������������)��

%�������2�

*9�

� $����� ����������������������)�� ���Φ.�ω����'2�4��%)�)��������3�� � �

� -�����&��)����������� �������)��������������.�����������������������2�

*5�

� 4�%������� ��� ������������.�Φ�9�#�<�������������(�����.�ω�9��2�����4��������������� �����%����3�

� $������ ���9�����0��.� �

� $����°��.�#��<�8��ω�9��2*��×�2#�×�2*��;!"2"#!�9��2��#����

� '�� ������ω�9��2���.��������������������� �����%����2�

Page 12: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�!=�����"��.��!�!�������.��.���!����

Page 13: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $� ����������������°�.�����0��������<�6�.���<�H�>������<�>������������

����2�5����)�������(�������.��)���������� ���������������)��&������(�����0 ��(�

�������2�

��������8�

')����&�������(����%���)���(���������������������8�

5�����72���2�8��������9������;�∑��K�K�

5�����72��2�8�

� �����9�∑��K�K�9��2�×��2����?��2�×��2����?��2�×��2!!!��

� � � �������9��#2��*��?��2#�#��?�*2�!!��9���2����

� 6��9��#2��*��;���2����9��2�#�".���H�>�9��2#�#��;���2����9��2��!#�

� >��9�*2�!!��;���2����9��2�#"!.�����������������>=�

5�����72��2�#8�

� -����9�-−;�����9��2��#��;���2����9�5*2�'7+'$�6�

� :�9��-����';��9���2�����!�2��;����9�-*5#-��2�

Page 14: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $����������(�*�<�6�.���<�$�������<�>������������ ���������������������������

0��.�����=����&�������2����2�5����)�������(������������)��������(��� ��2�

��������8�

'������������� �:�9���-���'�

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2*�×��2�!*��?��2��×��2�����?��2��×��2��!��

� � 9��2�**�!�0L;0 �=�

� ��9��:;-���'�9�������2��;��2�**#!������9��2����0 �

� ����9��2����9�5*3-3�'$�

5�����72��2#8� ���9�+��;���,�;�∑�K;�K�

� � ���� � ����� � ���;��� � �� !�

� 6�� �2*� � ��2����� �2���#�� 5*##8�

� $�� �2�� � �!2!#��� �2��"��� 5*23�

� >�� �2�� � ��2!!!�� �2������� 5*598� ��������

� � � � � � �2�������

Page 15: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� $����������(�*�<�6�.���<�$�������<�>������������ ���������������������������

0��.�����=����&�������2����2�5����)�������(������������)��������(��� ��2�

��������8�

5�����72���2�8�������9������;�∑��K�K�

�72��2�8�

� �����9�∑��K�K�9��2*×��2����?��2�×�!2!#��?��2�×��2!!!�9���2!!��

� 6��9�+�2*��2���,�;���2!!��9��2���#�

� $��9�+�2��!2!#�,�;���2!!��9��2�"#*�

� >��9�+�2���2!!!,�;���2!!��9��2�.�����������������>=�

5�����72��2�#8�

� -����9�-−;��4G�9��2��#��;���2!!��9��2�*��0L;0 �=�

� �����9��:;+-����',�9�����2��;��2�*����9��2����0 �

� �$��9�$��������9��2�"#*�2����9�5*-8�'$��

Page 16: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3�

� $���%���(�� ������-�#�"���������������(���<�-���.���<�-����������<�-���#��

���������� ����2�5����)�������(�������.��)���������� ���������������)����������

)�������������(����)�����%���(�� �����2�

��������8�

5�����)����&�����������72��2#�%�� ��8�

� ���� � ����� � ���;��� � �����

-���� �2��� � ��2��#�� �2��##��� �2����

-����� �2��� � ���2���� �2������� �2����

-���#�� �2��� � ���2���� �2����!*�� �2#�!�

� � � � � � �2���*����

�72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2���×��2��!��?��2���×��2�*!�"�?��2���×��2���#!��

� � 9�5*59#3-�'7+'$�6�

�72��2��8�

� �������9�∑��������9��2���×��2����?��2���×��2"!��?��2���×��2����

� � 9�5*898�'7+'$�6�

�72��2��8�

� �:�����9�∑���:���9��2���×��2**��?��2���×��2"���?��2���×��2""���

� � 9�5*4223�'7+'$�6��+�9�����4G���-�4G�,�

Page 17: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� $��� ����������������� ��������� ���������&������������������)���� ���

+�������� ��,2�')������(��������������)��������������� �������������������� ����2�

H�%�������������(���� �������������(����)���������)��������)��������3�

��������8�

')���������������$4-;��H#�9���.������������������������������9��;��

��$4-��H#

�9�+�$4-

��H#

,× ��H#;�$4-�9���× �*2�#;��2!"�9���2�"���

→�

�>���H#

�9�

�>��$4-

���$4-��H#

�9��2����2�"���9�*2-�������+�������3�

Page 18: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#�

� 1�� )�� ��(�������� �&����������������*�°�.�����0���%��)��2��0 �>�.��2��0 �6��

����2��0 ��H#2�5����)���������������������(���)���������.��)����������

����(��&������+����� ����,.������������������%�� )������)��������&�����2�

��������8�

5�����72��2#8������9�+���;��,�;�∑��K;�K�

� �����9�∑��K;�K�9�+�2�;��2!!!,�?�+�2�;��2���,�?�+�2�;�*2�#,��

� �������9��2���*���?��2����#*�?��2����"��9��2����#��

� �>��9��2���*��;�2����#��9��2���".��

� �6��9��2����#*;�2����#��9��2���*.��

� ��H#�9��2����"�;�2����#��9��2���"�

5�����72��2��8�

� �>��9��>�������9��2���"����9����0��.���

� �6��9��6�������9��2���*����9�����0���

� ��H#�9���H#������9��2���"����9�"��0���

� :����9������-−';��9��2����#��×��2��#���×����2���;�����9�*2-��2�

� &�9�:���;�����9��2����;�+�2��?��2��?��2�,�9�5*393��2+'$�

5�����72��2�8�

� �����9�∑��K�K�9�����;�����9��2�;�2����#��9�3*93�

Page 19: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

� $���0 ����������(���<�6�.���<�>�������<��>�� �����������������0�����������

=2�5����)���������� ���������������)��������&�����2�

��������8�

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2���×��2�!*��?��2��×��2��!��?��2���×��2���!�

� � 9�5*-2�'7+'$�6�

4���� �����%8� �:�9��-���'�

� :�9��-���';��9�����2���������;����9�*55-��2�

Page 20: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� $������������� �����0�%��)�(���� �������������°�.�����0����������� ������������(�

�����������H�.�����������H����� �������#H��2�$�������)�%���)����������

����������(��)����H��������0�������)����(���H�����*��0��2�H�%���)���������

�)�����(���)���������3�

��������8�

$����������� ����.��)����)���������(�������������������������������)�������

(������.���9��;�����

���H���9���;����9��2��.������H��9�*�;����9��2*�.�����#H���9���;����9��2���

�����9��:

-−'�9�

���������2��#�����!�2���9�#2���"�0������

���H��9�+��,��H��9����H����������H���

�9��2��×#2���"×�*2����9�#*53�'$����H��9�+��,��H��9����H����������H���

�������9��2*�×#2���"×##2�!"�9�4*-94�'$���#H���9�+��,�#H���9���#H����������#H����

����������9��2��×#2���"×��2��#�9�34*#92�'$��

Page 21: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9�

� $�����.���������������������2����.����������(��%��(�"�<�>�������<�6�� ��

�����%��)���&��������(�����;���������0��.��!��=2�'����������������������������

(��%�������������������������0��%��)���������������������)�� ����������2��1)���

�����)��3�1)��������(��%�������)�����)���������)����)�%3�

� ��������8�

5�����72��2�8�����9������;�∑��K�K�

5�����72��2��

� �����9�∑��K�K�9��2"�×��2!!!�?��2��×��2����9���2�����

�72��2�#8�

� -����9�-−;�����9��2��#��;���2�����9�5*#8�'7+'$�6�

� &�9�-����';��9��2�*��× �!��;�����9��2����!���;0 �

� ρ�9��;&�9�*-43�'$+�2�

� �*�9�ρ$>�9��2�"�#×�2�×���9�#*39�'$+��

Page 22: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*25�

� $���%���(�� ������-�#������������������(�-�������-�����������8������������2�

1)��������)���&���������������%�� )�.��)�� ���������������)���������(�����(��

)�����(�����)����������3�

�72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2��×��2��!��?��2��×��2�*!�"�9�5*3-�'7+'$�6�

�72��2��8�

� �������9�∑��������9��2��×��2����?��2��×��2"!��9��2��*��0L;0 �=�

�72��2��8�

� �:�����9�∑���:���9��2��×��2**��?��2��×��2"���9��2*!��0L;0 �=���

+�9����������-����,�

� 0����9���������;��:�����9��2��*��;��2*!��9�*#--�

� ��9��∑��K�K�9�9���;�∑�+�K�;��K,�9��

�2�

��2��#�?�

�2�

���2���

�9�4*-8#�

Page 23: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�!�.���.��"�������

*2�

� $�������������������������� ���(�������������.�����������(��)�� ��������0������

�������������M�������2�$������������(��)�����������������)��(����%�� ��������8�

� � ���������� � � H�� �>� �>�� 6��

� � ������� ������� � �� #�� ��� ���

� N����������)�������(��������������������������)����������������0��.���°�2�H�%���)�)���������(�������� �������(��������)�����)��������������������&������

(�����)����������������������°�3���������8�

N��������������(��������(�����72��2#8�������9�+��;���,�;�∑�K;�K�

∑�K�;��K�9��2���;��2��*�?��2#��;���2���?��2���;�##2���?��2���;���2����

� ����������9��2��!!���?��2��*�*��?��2��*�*��?��2���!��9��2�#��*��

� �����9���;�∑�K;�K��9��;�2�#��*��9��#2����

5�����72��2#�

�H��9��2��!!���× �#2����9��2�#�#� ��>�9��2��*�*��× �#2����9��2��!��

��>��9��2��*�*��× �#2����9��2��#�� �6��9��2���!��× �#2����9��2��*��

-����9�-−;�����9��2��#�;�#2����9��2�#����0L;0 ;=�

� �����9��:;-'�9����×����;�2�#����× �!�2���9�9*93×5/3�'$�

�:���4G

�9�∑����

:����9��2���× ��2����?��2#��× �2"##��

� � �?��2���× �2*���?��2���× �2"#��9��2!��*�0L;0 �=�

�D��9�A

����A

��9���

:�+'

��'

�,�9�!2!#�×���#× �2!��*×+������,�9�5*545�'7�

Page 24: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� ')���������������� ������2�"����)������������=�%��)���������&�����2�5����)��

(������������������)��������)���������(������������ �'� ���$2�2�

��������8�

�2:2����������(���������&�����2�

������8� :�9��������� 9C� �1��9�∫���:�9���

���� ���728� �D��9��+���−���,�≅����:����+'��−�'�,�

4���� ��8������ �:�9��-'� ���9C� ���9���+'��;�'�,+:�;:�,�

� ���9���'�;'��9���������;����9�-5�'���

5�����72��2��8�

� �:�����9�∑���:���9��2���×��2"#��?��2��×��2**��?��2���×��2*���

� � 9��2*����0L;0 �=�

� �D��9�����2*���+���������,�9�4*�'7��

Page 25: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*22�

� ')���������������� ������2�"����)���������������=�����������������������

������2�5����)��(�����&����������)��������)���������(������� �'� ���$2�2�

��������8�

�2:2���������

������8� ��9��������� 9C� �1��9�∫���:��9��+�:��−�:�,�

���� ���728� �D��9��+���−���,�?��1��9��+���−���,�?���+�&��−�&�,�

� � � �������9��+)��−�)�,�≅���������+'��−�'�,�

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2���×��2�!*��?��2��×��2��!��?��2���×��2���!��

9��2�����0L;0 �=�

5�����72��2��8�

� �������9�∑��������9��2���×��2�#��?��2��×��2!���?��2���×��2�#��

� � 9��2!���0L;0 �=�

� :��9���-����'�;���

� � 9�����2���������;����9�*#4-��2�

� �D��9�����2!��+����B����,�9�24*8�'7��

Page 26: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*23�

� $������(��%���2��0 ;���(�����������%��)������(���������(�#�<��>�����*�<�6��

���#���0��.�����=2�H����� ���������%����������������������(������%��)�

�������������������01������������%������)����� ��)�������(��%2�5����)��

������������������������2�

��������8�

�2:2������)����� �������2�$���������)�������������)��������.������ ����2�

���� ���728����D*�9��

*+)��−�)�,�9��

*������+'��−�'�,�

5�����72��2����

� �������9�∑��������9���2#�×��2�#��?��2*�×��2�#��9��2!*��0L;0 �=�

�� ����������������� ���7�������������&��(��������������������

� '��9�'��?�D*�;��

*�������9�����?���;�+�2����2!*�,�9�25*2�6�

Page 27: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2-�

� $������(��%���2���0��������������������%��)������(���������(�#�<��>�����

*�<�6�����#���0��.�����=2�H����� ���������%����������������������(������%��)�

�������������������01������������%������)����� ��)�������(��%2�5����)��

������������������������2�

� ��������������8�

�2:2������)����� �������2�$���������)�������������)��������.������ ����2�

���� ���728����D*�9��

*+)��−�)�,�9��

*+)���−�)

��,�9��

*�−�����+'��−�'�,�

5�����7�2������ ��#!#�+�)�������������(��72��2��,�

�−������9�∑�����

−��9��2#�×��2�#��×�##2���?��2*�×��2�#��×���2����

� � �9���2��*�0L;0����

�� ����������������� ���7�������������&��(��������������������

� '��9�'��?�D*�;��*�−������9�����?��;+�2���×���2��*,�9�25*�6�

Page 28: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2#�

� $��� �����������&�����������������0 ��(���� ����������0��.�����=���������� ��

����� �����(�����*�0 ��� ������������#���0��.��*��=2�')����� ��������

����&������)�����������������������(���������2�5����)��(��������������������

����������(��)���������2�

��������8�

�2:2�'�����&�����2��������������%��)��%���((��������������������2�

����8������9��>��?���>��9����?��*�9����0 �

������8��:�9���������+�� �,����9C�1�9��.�����������������9C����D�9���

���� �8��A����A��9�������9��>���:�>�+'����'��>�,�?���>��:��>�+'����'���>�,�

4�������������(��������� ���'� ���$2��

� �:�>��9��2**��0L;0 .����:��>��9��2*���0L;0 �=�

>��8���:>��9��-'�;��9������2��!������;����9�#2�*#*���.�����

�>��8���:�>��9��-'�;��9��*���2���!���*�;#���9�#2#�������

5�������������������

� -�4G�9�∑��-��9�E���×��2��!���?��*�×��2���!�F;���9��2�����0L;0 �=�

')������ ���7������� ������

� �>���:�>��'��?���>��:��>��'���

� � � 9��>���:�>��'��>��?���>��:��>��'���>��

� ���+"2!##�?��*2!"��,�'��9����#2���?�*���2���9����*2#�0L�

� � � � ���9C��'��9�223*-�6�

5������������ ��������������������&������

� ���9��-���'�;:�9������2��������#2��;��2"�#!�9�25-*4�'����

Page 29: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*24�

� $����������(�#�<�%��������*�<��� ��������� ����������)�����(����#���=����

�����=�������������������������0��2�5����)��������)�� ��������)��������

������������ �'� ���$2��&�����2�

� ��������8�

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��2#�×��2#*���?��2*�×��2���!�9��2�!"!#�0L;0 �=�

5�����72��2��8�

� �������9��2#���2�"��?��2*���2�#��9��2��#�0L;0 �=�

� )��−�)��≅��������+'��−�'�,�9��2��#�×�+�����B�#��,�9�4-*3�'7+'$�

5�����72��2�#8�

� ���−����9����������+'��;�'�,�−�-�������+���;���,�

� � 9����������+'��;�'�,�9��2��#����+����;#��,�9�*39�'7+'$�6�

� ������$���)���%�����������������������)��������)���������������������������������2�

Page 30: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*28�

� N����� ������2�"� ���%��)�&���� ���)��������������� �&������(����'� ���$2�2�

$����������(�#�<�%��������*�<��� ��������� ����������)�����(����#���=����

�����=�������������������������0��2�5����)��������)�� ��������)��������

������������ �'� ���$2��&�����2�

��������8�

5�����72��2��8�

� )��−�)��9�H�>+�)��−�)�,H�>�?��>�+)��−�)�,�>��

� � 9��2#+�!!#2���B�"#�2�,�?��2*+!"�2*"�B����2"*,�

� � 9����2*!�?�#��2"��

� � 9�95*3�'7+'$�

5�����72��2�*�����72��2��8�

� ���−����9��°'��−��°'��−�-�4G����+���;���,�

� � 9�H�>+��°'��−��°'�,H�>�?��>�+��°'��−��°'�,�>��

� � 9��2#+��2!�!��B���2��#�,�?��2*+*2��!�B��2��!*,�

� � 9��2"�����?��2�!!*#�9�*2-2-�'7+'$�6�

� ������$���)���%�����������������������)��������)���������������������������������2�

Page 31: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*29�

� $����������� ������ ��������&��������������(���<��>�.���<�H�>������<�6��

���������� �������������=.�����0��2�')��&������(��%�������������;���������

��)�����������"���=.�����0��2�5����)����%�������������01����� �������������(��

)����(����$2���������=2�

��������8�

�2:2�'�� ���.��������.��������.��������(��%�%��)��������� ����������.�7�9��2�

���� ���728� 1*'�9��

*+)��−�)�,�9��

*������+'��−�'�,�

����������8��5�����7�2��2��������2���

� -����9�∑��-��9��2��×��2���!�?��2��×��2#*���?��2��×��2�!*���

9��2���#��0L;0 �=�

� �������9�∑��������9��2��×��2�#��?��2��×��2�"��?��2��×��2�#���

� � 9��2����0L;0 �=�

� �:�9��-���'���9C����*�9��:

*�;�-���'��

� � �*�9�����;+�2���#�����,�9��2��*�0 ;��

� 1*'�9��2��*�×��2����+�����−�"��,�9�59#�')�

Page 32: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*35�

� ���&����� ������2�!����� ��)��&�������(����)�����(����'� ���$2�2�

$����������� ������ ��������&��������������(���<��>�.���<�H�>������<�6��

���������� �������������=.�����0��2�')��&������(��%�������������;���������

��)�����������"���=.�����0��2�5����)����%�������������01����� �������������(��

)����(����$2���������=2�

��������8�

�2:2�'�� ���.��������.��������.��������(��%�%��)��������� ����������.�7�9��2�

���� ���728� 1*'�9��

*+)��−�)�,�9���

*�∑K�+)��−�)�,K�

����������8��5�����7�2��2��������2���

� -����9�∑��-��9��2��×��2���!�?��2��×��2#*���?��2��×��2�!*���

9��2���#��0L;0 �=�

� �:�9��-���'���9C����*�9��:

*�;�-���'��

� � �*�9�����× �;+�2���#��× ����,�9��2��*�0 ;��

6�%� ����)��)�&������(����'� ���$2��+�������0L;0 ,�

� 1*'�9��2��*�E��2��+!"�2*"���*�*2��,�?��2��+�!!#2���������2�*,��

� � ?��2��+��"�2!����"��2�*,�F�

� ������9�23�')�

Page 33: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3�

� $����������� ������ ��������&��������������(���<��>�.���<�H�>������<�6��

���������� �������������=.�����0��2�')��&������(��%�������������;���������

��)�����������"���=.�����0��2�5����)����%�������������01����� �������������(��

)����(����$2���������=2�

�2:2�'�� ���.���������(��%.��������.��������(��%�%��)��������� ����������.����

���)���������(�������7�9��2�

���� ���728� 1*'�9��

*�+)��−�)�,�9��

*�+)���−�)

��,�9��

*��−������+'��−�'�,�

4���� �����%8��������:�9��-−'���9C���

� � ��*�9�

�:*

-−'��9�

����× ��2��#��× �����9��2�����0����;��

')����������)����������� ������

�−������9�∑�����

−��9��2��×�##2���×��2�#��?��2��×���2����×��2�"��

� � � �?��2�����2������2�#��9���2#��0L;0����=�

1*'�9��2�����×���2#��+�����−�"��,�9�598�')�

Page 34: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3�

� ���&����� ������2#������ ��)��&�������(����)�����(����'� ���$2!2�

�2:2�'�� ���.���������(��%.��������.��������(��%�%��)��������� ����������.����

���)���������(�������7�9��2�

���� ���728� 1*'�9��

*�+)��−�)�,�9��

*�+)���−�)

��,�9��

*�E�∑�K�+)

���−�)

��,K�F�

4���� �����%8��������:�9��-−'���9C���

� � ��*�9�

�:*

-−'��9�

����× ��2��#��× �����9��2�����0���;��

-����)�����)�������(����'� ���$2!�+�)��������������0L;0���,�

1*'�9��2����E�2�+���!"����""�#,�?��2�+�*�������#�!�,�?��2�+��#*������!�",F�

� 9�34�')�

Page 35: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*32�

� $�������;��������&������������2��0 ��(������������(��#��<����)�������*��<�

�������� ����� ��������������=��������0��2�')�� ��������%����%������������

����������)������+'�9��������,�������������(���������������(�����0��2��)�%��)��

��������������:��� �������(��� ��)��)��%��0����)���������(�������)��������2�

��������8�

�2:2����������(����)��������������.��)�������������������2�

$���������)����O������������������ ���������)������������2�

���� ���72�2��8� �+���−���,�9��D�����1��

���������(�����72��2���

� -����9��2#�-�H#�?��2*�-��H��

� � �9��2#���2�����?��2*���2���*�9��2�����0L;0 �=�������8� �'�9����������O������� ����9C�

� �1��9�∫���:�9��-���'�∫�+�;:,:�9��-���'����+:�;:�,�

� � 9��-���'����+��;��,�

� � 9��2����2�������������+���;���,�9�/8*8�'7�6�%�)���������(���(�����)������ ���7�������%)����%���������)����������

��������+����� ��������������',�����

� �D��9��+���−���,�?��1��9��1��9�/8*8�'7�

� � �

&

'

� �

'�9�����9���& ��

��

Page 36: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*33�

� ����������� ������2�!����(����)��&�����(����)����������)����������.������

���������)�����������������(�����(��)����.�����.� ��)�����������������=�(����

&������+�((������,��(������'� ���$2�2�1��)��)����&��������0��������������(����)��

��&���� ������ ����������������������(��)����� �����������0��2�

��������8�

1��%����(����)�����&�����)������������� ��(�������((������8��

� �����9�);'�9�∆);∆'�9�+)!�����)���,;+!��������,�

-����)��)�&������(����'� ���$2��

� ����>��9�+�#!2"����"��2��,;����9��2��"�0L;0 �=P�

� ���H�>�9�+�"��2*�������2��,;����9��2��#"�0L;0 �=�

� ���6��9�+!*�2������#*2��,;����9��2��#�0L;0 �=�

����������8��5�����7�2��2��������2���

� -����9�∑��-��9��2��×��2���!�?��2��×��2#*���?��2��×��2�!*���

9��2���#��0L;0 �=�

� �������9�∑��������9��2��×��2��"�?��2��×��2��#"�?��2��×��2��#��

� � 9��2��##�0L;0 �=�

� �:�����9����������-����9��2��##����2���#��9��2!��!�0L;0 �=�

� 0�9�������;�:�����9�*224�

-�&���� ������ ������� �������9C������������������9��������2���

$���������������&��� ��)�����������������72�2��8�

������'��9�'�+��;��,

0��

0 �9������+���;���,

�2���"

�2���"��9������+�2�,�2�#!���9�#45�6�

Page 37: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3-�

� ����������� ������2#�����(����)��&�����(����)����������)����������.������

���������)�����������������(�����(��)����.�����.� ��)�����������������=�(����

&������+�((������,��(������'� ���$2!2�1��)��)����&��������0��������������(����)��

��&���� ������ ����������������������(��)����� �����������0��2�

1��%����(����)�����&�����)������������� ��(�������((������8��

�−����9�)

�;'�9�∆)

�;∆'�9�+)

�!����)

����,�;�+!��������,�

6�%������)��)�&������(����'� ���$2!�+�������0L;0���,�

�−���>��9�+������������*,;����9���2�#�0L;0����=� �

�−��H�>�9�+��!�"��������,;����9��!2���0L;0����=�

�−��6��9�+�����������#*,;����9���2""�0L;0����=�

�−������9�∑�����

−����9��2��×���2�#�?��2��×��!2���?��2��×���2""��

9�23*-4-�'7+'����6�

�−:�����9��

−��������-

−�9��#2�"�����2��#��9��*2�*�0L;0����=.����

0�9��−�����;�

−:�����9�*2##�

-�&���� ������ ������� �������9C������������������9��������2���

$���������������&��� ��)������������8�

������'��9�'�+��;��,

0��

0 �9������+���;���,

�2��**

�2��**��9������+�2�,�2�#����9�#49�6�

Page 38: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3#�

� $����������(��2��0 ������ �������2��0 ���� �������������0��.�����=�������������

�������0����� �����������������2�6�%�����0L������� ��)����� 2�5����)��

(���������������������)����������������������(��)�������������� �'� ���$2��

&�����2�

��������8�

�2:2�������������)���������������2�

���� ���728� �+���−���,�9��D�����1��

������8� ��9��������� 9C� �1��9�∫���:�9���+:��−�:�,�

� �D��9��+���−���,�?��1��9��+���−���,�?���+&��−�&�,�9��+)��−�)�,�

� )��−�)��9��D�;��≅��������+'��−�'�,�

5�����72��2������'� ���$2�8�

� �������9�+�;�,���2!���?�+�;�,���2�#��9��2!���0L;0 �=�

� '��9�'�?��D�;��������

� � 9�����?����;+����2!��,�9�3*4�6�

5�����72��2�#8�

� �+���−���,�9��E���������+'��;�'�,�−�-���+���;���,F�

� � 9�����2!�������+���#2";���,�9�*9�'7+6�

� �

Mixture F = C

Page 39: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*34�

� $����������(��2��0 ������ �������2��0 ���� �������������0��.�����=�������������

�������0����� �����������������2�6�%�����0L������� ��)����� 2�5����)��

(���������������������)����������������������(��)�������������� �'� ���$2��

&�����2�

��������8�

�2:2�������������)���������������2�

���� ���728� �+���−���,�9��D�����1��

������8� ��9��������� 9C� �1��9�∫���:�9���+:��−�:�,�

� �D��9��+���−���,�?��1��9��+���−���,�?���+&��−�&�,�

� � 9��+)��−�)�,�

� )��−�)��9��D�;��9����;��9�����0L;0 �

�����'��������)� )�%������'� ���$2��&������ ������ ���'��

� +)��−�)�,����=�9��

��+��!�2*��B����2*",�?�

��+��!�2*��B��"�2��,�

� � � 9��#!2"��0L;0 �� ����)� )�

� +)��−�)�,����=�9��

��+��"�2!��B����2*",�?�

��+!��2!��B��"�2��,�

� � � 9�"�*2���0L;0 �� ������%�

� '��9������?����E+����B�"�*2��,;+�#!2"��B�"�*2��,F�9�5-#*2�6�

5�����7�2��2�*������2��8�

� ���−����9��

��+�°

'�����°

'�,6��?�

��+�°

'�����°

'�,>��

� � 9��

��+�2�����B�*2�#*�,�?�

��+"2*"�!�B�*2#�*�,�

� � 9�*258�'7+'$�6�

Page 40: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*38�

� 6�%���(�� ������-�#������������������(�-�������-�����������8������������2�$�

������� ��� ���2��0 �-�#�����(�����"��=��������=���������������������������0���

������������������2�5����)��%��0����)���������(��2�

��������8�

�2:2�-�#����

���� ���728� �+���−���,�9��D��−��1��9��D������+:��−�:�,�

������8�����9����������� �1��9���+:��−�:�,�9��-+'��−�'�,�

� � � �D��9��+���−���,�?��1��9��+)��−�)�,�

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��

�����2��!��?�

�����2�*!�"�9��2��#��0L;0 �=�

5����72��2��8�

� �������9��

����2����?�

����2"!��9��2��*��0L;0 �=�

5�����)����������7�������

� �1��9��2����2��#��+����B��"�,�9�*8#2�'7�

5�����)������ ���7�������

� �D��9��2����2��*��+����B��"�,�9�5*#�'7��

Page 41: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*39�

� $�������;����������������2��0 ��� �������2��0 �)��� ����������=.�����0��2�

')������������������������������� ��������������#���0��� ��������������(����

����)��������2�5����)��(����������������.��)��%��0�����)��)���������(�������)��

������2�

��������8�

�2:2������������������2��������������%��)���� ����������8����D��9���

����2�728�������9����9���P������������� ���72�2��8�������+���−���,�9�−��1���

���������72�2�#8������+���−���,�9�∫�D;'�?����� ���9���?������

������8� ��� ������������������&���� ��� �&������������2�

� -����9�∑��-��9��2� × �2�����?��2� × #2��#��9��2�**��0L;0 �=�

� �������9�∑������9��2� × �2���?��2� × �#2��!�9�"2�*#��0L;0 �=�

� �:�9������-�9�"2�*#�����2�**��9��2�!���0L;0 �=�

-������(�����(��)����8� ��0�9����;��:�9��2#�"�

')������������+���������,��������(�����72�2���

� ���9������9C���'��9�'�+��;��,+0��,;0�9�����+#��;���,�2�!#��9�3-�6�

')������ ���7������� �&����)��%��0����

� � �1��9��+���−���,�9���:�+'��−�'�,��

� � ��������9���2�!��+������#��,�9�/483*9�'7��

Page 42: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-5�

� 6������� �����������������(�"�<����)���������<���)���� ����������(��%�� ������

��������������"°�.�����0��2�')����&���� ������ �������������� ��� ���)��(��%�

�������0��2�5����)�����������������������)�������%��0�����0 �(��%2�

��������8�

�2:2�����������2������.���� ����7�9��.���&���� ����� ���9���

���� ���72*2��8�����%�9�)�����)���P��������������72!2�8� ���?�� ���9�����

������8�����&���� ����9C��� ���9�����9C�������9����

$����������� ����������������������)����������.����%������0�������

5�����72��2��������2��8�

� -����9�∑��-��9��2"��×��2�����?��2���×��2�"*��9��2#�"���0L;0 �=�

� �������9�∑������9���2"��×��2��#�?��2���×��2"**�9��2����0L;0 �=�

� �:�9�����������-����9��2�������2#�"���9��2*"#��0L;0 �=�

-������(�����(��)����8� � 0�9���;��&�9��2�"�#�

')������������������� �&����72�2���

� '��9�'��+��;���,+0��,;0�9��!��+���;���,��2��#"�9�2-2�6�

1��0�(�����)������ ���7������8�

� %�����9����+'���'�,�9��2����+����B��!�,�9�23*2�'7+'$�

Page 43: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� $����������(���0 ���� ��������0 ��(��� �����������������������������������

����� �������������0��.�����=2�')�����������%������������)�������������)��(�����

��������&�����2�5����)��(�������������.�����������������)���������%��02�

��������8�

�2:2��������2�������������.� �������%��0�������D.����������&���� ��2�

���� ���72�2��8������������9��7�����%��9����%��P�����

���������72�2�#8������������9���?���9���

������8����������������9C�����&0�9��������.���&��9�&�;�.�

$����������� �����+'��CC�'��,���������0����������&������(�������������2�

�72��2��8� -����9�Σ��-��9��2� × �2��!���?��2� × �2������9��2��#�0L;0 �=�

�72��2��� ������9�Σ������9��2� × �2!��*�?��2� × �2�����9��2"���0L;0 �=�

� � �&����9���������-����9��2#�"�0L;0 �=�

-������(�����(��)����8� � 0����9������;�&����9��2#����

')������������(����)�������������������

�72�2�#8� ���9���+&�;&�,0�9���+�,

0�9����+�,�2#����9�49�'���

�72�2��8� '��9�'�+&�;&�,0���9�'�+�,

0���9����+�,�2#����9�38*#�6�

1��0�(�����)������ ���7�������

� �1��9������+�������,�9�������&+'����'�,�9�#�2#�"�+������#��2*,�9�/2�'7��

Page 44: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� ')���� ������-�#���.�������� ������2#������������0��.��!��=2�4�������%� ��� )��

�������0��.�#���=��������&���� �������������������2�5����)��)�� ���������(��

&�����.�����(�����)������������(����������(����)��������2�

��������8�

�72��2��8� -����9���-��9��

�����2��!��?�

�����2�*!�"�9��2��#��0L;0 �=�

�72��2��8� ������9�������9��

�����2����?�

�����2"!��9��2��*��0L;0 �=�

� &��9�-'�;���9��2��#����!�;����9��2��������;0 �

� &��9�-'�;���9��2��#���#��;����9��2�������;0 �

� &����&��9��2�����B��2������9�/5*388-��2+'$�

� )��−�)��9�������+'��−�'�,�9��2��*��+#���B��!�,�9�88*4�'7+'$�

5�����72��2�#�

� ���−����9���������+'��;�'�,�−�-������+���;���,�

� � 9��2��*�����+#��;�!�,�B��2��#�����+���;���,�9�5*-3�'7+'$�6�

Page 45: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-2�

� '%��������������0��$����/������������ ����&��&�2�'��0�$�)�����&�������(���

�������������������������� ����������0��.���°�2�'��0�/�)�����&�������(������

�����������������������)�����������0��.���°�2�')��&��&����������������������

������������)���������� � ������������������������(���������2�N����������)��(�����

�����������������������2�

��������8�

�2:2�'��0��$�?�/2�����������������1.����D2�

���� ���72�2��8�����A��A��9���9��$��:�+'��'$�,�?����H*�:>+'����'/�,��

� �$��9��$�:$;-'$��9�+������,�;�+�2���������2��,�9��2�!���0 �

� ���H*�9��/�:/;-'/��9�+������,�;�+�2�"*������2��,�9�#2#"*"�0 �

������������728� ���9��$��?����H*�9�!2�*��0 �

���� ���728�������2�!���× �2����+'�������2�,�� � � �?�#2#"*"�× �2#!��+'�������2�,�9���

� ������&�� .�'��9�2-*-�6�

� -����9���-���9��2�!��

!2�*����2�����?�

#2#"*"

!2�*����2�"*��9��2�#���0L;0 �=�

� ������9���-'�;+:$?:/,�9�!2�*��×��2�#���× ���2�;��9�3�'����

� �

AB cb

Page 46: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-3�

� $����������� ��� ��-�#����+������� ������2#�,�(����B�����.�����0�������������

0������������ ������&���� �������������2�$����������� ��� �)�&�������(���

�)�����������������������)������(��%��02�

��������8�

�2:2�������������

������8� 7�9���P� ��� ���������&���� ��2�

���� ���72*2��8� %�9�)����)��P�

���������72!2�8� ���9����?�� ���?�∫�7;'��9����?���?���9�����

5�����72��2��8�

� -����9�∑��-��9��

�����2��!��?�

�����2�*!�"�9��2��#��0L;0 �=�

5����72��2��8�

� �������9��

�����2����?�

�����2"!��9��2��*��0L;0 �=�

� � -���;��������9��2��#�;�2��*��9��2�#�!"�

5������������.������� ����������������������(��)�����������72�2�!�

� � '�;'��9�+��;��,-;��

� � '��9��*�2����+���;���,�2�#�!"

�9�25*29�6�

� � %�≅�������+�'����'�,�9��2��*��+�*�2���B����2�!,�

� � ����9�/3#*#3�'7+'$�

Page 47: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*--�

� $����������(���<��� ��������������<�%����� ���������� ��� )��(���������

=.��������������=.�����0��������������������������)��� )����������������&��2�

5����)�����������)���������(������%��0���&��&������ �&������(����'� ���$2�2�

��������8�

����������&��9����������������� �����

� �����+&�;&�,�9���+��;��,P���&�9�-';��

� ��9����

����

����;����

��� × ����

��� × ���� �9��2���"�

�72��2��8� -����9�Σ��-��9��2� × �2���!�?��2� × �2#*���9��2�����0L;0 �=�

�72��2��8� �������9�Σ������9��2� × �2�#���?��2� × �2�"��9��2��*!�0L;0 �=�

1��0����(�����72!2�!8�

� %�9��⌡⌠&��9����

����+��&������&�,�9���

�-

����+'����'�,�9�34#*3�'7+'$�

H���������(���(�����)������ ���7�������

� 7�9�)����)��?�%�9���+'����'�,�?�%�9�/885*-�'7+'$�

Page 48: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-#�

� ���&����� ������2������� �����(��)��������9�∆��∆���(����'� ���$2����������=2�

$����������(���<��� ��������������<�%����� ���������� ��� )��(���������

=.��������������=.�����0��������������������������)��� )����������������&��2�

5����)�����������)���������(������%��0���&��&������ �&������(����'� ���$2�2�

��������8�

A��� �&������(����'� ���$2��%������������)��)�������������

� ����>��9�

��!*2�*����#!2"�

�������!���9��2�����0L;0 �=�

� ���H�>�9�

���*2"�����"*�2*

�������!���9��2�!�*�0L;0 �=�

�72��2��8� �������9�Σ������9��2��×��2�����?��2��×��2�!�*�9��2"*�!�0L;0 �=�

�72��2��8� -����9�Σ��-��9��2��×��2���!�?��2��×��2#*���9��2�����0L;0 �=�

����������&��9�������9C������9���+��;��,�;���+&�;&�,������������&�9�-'�

� ��9����

����

����;����

��� × ����

��� × ���� �9��2���"�

1��0����(�����72!2�!�

� %�9��⌡⌠&��9����

����+��&������&�,�9���

�-

����+'����'�,�9�34#*3�'7+'$�

H���������(���(�������� ���7�������

� 7�9�)����)��?�%�9��2"*�!+����������,�?�#"*2#�9�/8-*-�'7+'$�

Page 49: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-4�

� $���;���+ ������,� ������������(����)�����H#������)��������H#������������

�����������;�����������)����������������#���0��.�����=.��2�����2�')��������������%�

��&�.���������� ��)�����������������&���� ��.����������������������)��(�����

�������*��=.��2�����2�����������)��(�������������.��)��������������������.��)��

%��0����)���������(��������������)�� ��(����)���������2�

��������8�

4���� ����������8��H#.���H#.���<���)� ��������9C��H#�9���H#

�9��2��

� -����9�Σ��-��9��2��×��2�����?��2��×��2�!*#�9��2#�"���0L;0 �=�

� �&�����9�∑����&��9��2��×��2"�*�?��2��×��2����9��2#!#�0L;0 �=�

�������8������9���:�;-���'��9�#�����2���;�+�2#�"�������,�9��2"#!��0 �

�������8�'��9��*��=.�:��9��2�����.�4���� ����:�9��-'��������0��������

� � � �9C������9����:�

:��'�'�

�9�2�2#�'���

������8����:��9��������������:�9��-'�� �&�������'�'�

9�

:�

:�

���

�.����

� � � ���'�'�

�9�+���,����:�

:�����9C������:�5*922�

�����(����)����������%�� ����72�2�������72#2#�

� :?����������1��9�∫���:�9��

����+��:������:�,�9�/-9-*4�'7�

���� ���728�������D��9�A����A��?��1���9����&�����+'����'�,�?��1��

� � ��� ��9��2"#!����2#!#+�*�������,�����!�2"�9��/988�'7��)�� ���(���������(�����72�2�*�

� ��������9��&��������+'��;�'�,�?�-�������+:��;�:�,��

� ����������9��2#!#���+��*��;�����,�?��2#�"�����+��2���;��2���,�

� ����������9�/*853-�'7+'$�6�

���

��������9��+�������,�9��2"#!��+��2��#�,�9�/�#*4#-#�'7+6�

Page 50: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-8�

� ')�� �����������(������� ������2����������������������&���� ������ ����

�������(�����)��������������������)���������������������&�������(��2��M2�

N����������)��(������������������(��)��������������)��%��0��������� ��)��

������2�

��������8�

5�����72��2���

� -����9�∑��-��9��2���×�#2��#��?��2#��×��2�!*��?��2���×��2���!��

� � ?��2�����2�!*��9���2�#��#�0L;0 �=�

� �����9��:;-���'�9����×����;+�2�#��#× �!�2��,�9�9*93×5/3�'$�

�:���4G

�9�∑����

:����9��2���× ��2����?��2#��× �2"##��

� � �?��2���× �2*���?��2���× �2"#��9��2!��*�0L;0 �=�� �����4G�9��:���4G�?�-����9��2!��*�?��2�#��#�9��2�#�"�0L;0 �=�

� →�0�9����;�:��9��2�#�";�2!��*�9��2�"!�

')���������+��� ���������&���� ��,���������������������������72�2���

� →�'��9�'�+:�

:�,0���9��!�2��+ �

�2�,�2�"!�9�-29*-�6�

� �1��9���∆A���9����:�+'��'�,�

� ��������9���!2!#�×���#�× �2!��*�× +��!2�����!�2��,�9�/�5*�'7��

Page 51: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�����. �$������!����

*-9�

� $�(��%��(���0 ;�����������(���<��>�������<�>�� ����������)������������������

���������)������)�� ���(����#���=���������=� �����������������������#���=2�

5����)��������(�)���������(�������)���������� ��������������)��������2�

��������8�

�2:2�H������)�� ��� %�9���

���� ���72*2��8� D*���9��

*+)����)�,�

:������(����'� ���$2���������)��)� )�'2�

� D*���9���E

���+!"�2*"�B����2"*,�?�

���+!��2!��B��**2��,F�9�8*8�')�

���������72!2�8� �*����9��

*����?�D

*;'��?��

* ���

$���)�����������������������)������������������������72�2��������������� �&��

�)�� �������������

� �����* ���9��

*+�������,���D

*;'��

� � 9���E�

���+*2��!�B��2��!*,�?�

���+"2*����B�*2*���,F�������2�;�#���

� � 9�*5�')+6�

� � �#���=

� �

-�������

��

Page 52: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#5�

� ��� ��������� ����������=���������%��)������ ����������=����������������

����� �)�� ��2�/��)�(��%�������������0�������)��������������(��� ���������

�������� �������8�2�5����)�����������������������)���������������� ��������������

0 ��(��)��������������2�

��������8�

�:������ �)�� ��2�')����������������������*�>�

�9����*6����������������

���������)���������(��.����%��0���&��&�2�

������������72*2!8������ �*6��?���

*6��9��

*���9���

*6�P��

���� ���72*2��8����� �*6�+)6�

�?���)�>�,�9���

*6�)�������

� '�0������=������(���������%�����)�9�)����?������+'������,2�

� ���6�+'��6�

������,�?������>�+'���>�

������,�9��������+'������������,�

� �������9�∑�������9��

����2�#��?�

����2�#��9��2!��"�0L;0 �=��

� �������'�������9����6�'��6�

�?������>�'���>�

�9����2*#�0L;0 �

� '�������9�253*4�6P���

'��(����)������������%�������)�������������������.�%)�)�������� ������ ���

�����7��������)�������(���������������)����������������8�

� � ���9�E�;���F�;�∑�K;�K��

� �6��9�E�2�����;���2���F�;�E

�2����

��2����?�

�2****

##2��F�9��2##�

� ��>��9���−��6��9���2�*�

� �* ���9��

*��������+�

*�,��>�

���+�*�,�6�

�9��*6�+�������,6�

�?���*6�+�������,�>�

��* ��

��*6�

�9��

��E��6�

���'��'�6�

�B�-6�����6�

�F�?��

��E���>�

���'��'��>�

�B�-�>������>�

F�

� � 9���

��E��2�#����+

��#2"

���,�B��2�!*������2##�F��

?��

��E��2�#����+

��#2"

���,�B��2���!�����2�*�F�

� � 9����2�������?��2�*��"����

9�5*489�'7+'$��!=�6�

Page 53: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#�

� '�0����� ������2*��%��)��������������������(��#���=�(����)���� ������������

����=�(����)������� ��2�5���������������)�������������������%��)��)������(��)�����

(����'� ���$2����������)��������������������������� �$2�����(����)�������

�����������2�

��������8�

�:������ �)�� ��2�')�����������������������*�>�

�9����*6�����������������

���������)���������(��.����%��0���&��&�2�

������������72*2!8������*6��?���

*6��9��

*���9���

*6�P��

���� ���72*2��8�����*6�+)6�

�?���)�>�,�9���

*6�)�������

� �������9�∑�������9��

����2�#��?�

����2�#��9��2!��"�0L;0 �=��

� '�0������=������(���������%�����)�9�)����?������+'������,2�

� ���6�+'��6�

������,�?������>�+'���>�

������,�9��������+'������������,�

� �������'�������9����6�'��6�

�?������>�'���>�

��

9��2�#�������?�����2�#���#���9��**!2*�0L;0 �� ���� ��!=��=�:�949*2�6�

$����������������%�����������(�������� ��)������� ���'� ���2�

5����'� ���$2�8��*���)���9��

*6��E����#��2�"�?�������2*"F�9��

*6�����""2#�

Q�����=����������8��*���)���9��

*6��E�����!"�2*"�?���"�2!�F�9��

*6������!2��

Q�����=����������8��*���)���9��

*6��E�����!*2�*�?���!�2*�F�9��

*6������*2�#�

6�%���������������������� ��%���������=���������=�

� � '���9������?��������""2#������!2�

���*2�#�����!2��9�545�6�

Page 54: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#�

��� ��������� ����������=���������%��)������ ����������=����������������

����� �)�� ��2�/��)�(��%���������� �����������0�������)��������������(�

�� ����������������� �������8�2�5����)�����������������������)����������������

��������������0������(��)��������������2�

�:������ �)�� ��.�������(��%2�')���������������������*�>�

�9����*6������

�������������������)���������(��.����%��0���&��&�2�

����������8������*�>�

�?���*6��9��

*���9���

*6�P��

���� ���728�����*6�+)�6��?��)

��>�

,�9���*6�)��������

'�0������=������(���������%�����)��9�)

�����?��

�����+'������,2�

� ����6�

+'��6�������,�?���

����>�

+'���>�������,�9���

������+'������������,�

5����)������(��)��������'� ���$2����� ���

� ��������9�∑����

�����9�+�2�#��×���2����?���×��2�#��× ##2��,;���

9��#2#��0L;0����=�

� ��������'�������9��

���6�

'��6��?���

����>�

'���>��9�����!�0L;0����

� � '�������9�258*4�6�

�����������������������������������������������(�������

�������6��9�����;�P��������>�

�9������;���

� �* ���9��

*���������+�

*��,��>�

���+�*��,�6�

�9��*6�+�������

��,6�

�?���*6�+�������

��,�>�

� �* ��;��

*6��9�E�

��6�

���'��

'�6�

���-−����6�

�?������>�

���'��

'��>�

�����-−�����>�

F;��

� � ����9�E�2�#���?�!2��#�����2**�"?*2"#�F;��9�-*2-�'7+'�����!=�6�

� ���6

����>�����

�4G46��H$�/�-

� ��

��

Page 55: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#2�

� '�0����� ������2*��%��)��������������������(��#���=�(����)���� ������������

����=�(����)������� ��2�5���������������)�������������������%��)��)������(��)�����

(����'� ���$2����������)��������������������������� �$2!����(����)�������

�����������2�

�:������ �)�� ��.�������(��%2�')����������������������*�>�

�9����*6�������

�������������������)���������(��.����%��0���&��&�2�

�����>�

�9�##2�����2�#��9��"2�*�P���� ��6��9���2������2�#��9��!2��!�0L;0����=�

������������7������8�����9��*������

*��P������

���� ���7������8����������9��*���)�������

*���)

����

� � ��9���*6�������>�

+'����'��,��>��?��

*6������6�

�+'����'��,�6��

� � ��9�����"2�*��+�#���'��,�?��!2��!��+����'��,�

� � ��9����"*��?��"�*2"�B����2��!�'��� ����� ��=�:�589�6�

5����'� ���$2!8��*���)����9��

*6��E������!��?�����#F�9��

*6�������##�

Q�����=����������8��*���)

����9��

*6��E������!"�?���#*�F�9��

*6�������"�

Q�����=����������8��*���)

����9��

*6��E���������?��#"*�F�9��

*6����������

Q�����=����������8��*���)

����9��

*6��E���###"��?�����!F�9��

*6�����"����

6�%���������������������� ��%���������=���������=�

� � '���9������?����������##�������

��"�����������9�#3�6�

Page 56: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#3�

� ')�������0��%����������(�)�����������)��������)����+�����(���������������������

��×���−*,������������ ��2�$���� ���������� ��� ����������������������������;���(�

�������� ��.����������� ���2����H�������(�����������2!!!��H#2�')�� �����������)��

������������0��.���°�2������)�������������������0��.���°�.������������)�������������

����0��.���°�2�$���)���������(������%��)��)����������� �������°�2�4����������������%����������(������01���((�����������&���)�������3�

� �

�2!!!��H#�

�2����H��

�������0��.�������

:*��9������

�;��

1 2

3

He

CH4

��1*�:�9������01�

���9�����0���

'��9�������

���9��#��0���

'��9�������

� �*��9���:�

*;-'��9�������;+�2��#����2�,�9�*2�"�0���;��

� ��9C�����*��9��2���P����

*��9��2��*��"P����

*��9�*2�*�*�0���;��

� ����H�9�#2����2�!��9���2"�"*�0L;0����=.������

�����H#

9��*2�#��2��#�9��*2�*�!�0L;0����=�

D*�:�9��

*�)���?��

*�)������

*�)���?�1

*�:�9��

*������H�+'��'�,�?��

*�������H#

+'��'�,�?�1*�:�

� ��9��2��*�"��2"�"*+�����,?*2�*�*�*2�*�!+�����,?+�����,�9�?�*���01�

�* ���9���

*�����?��

*��������

*�������D

*�:;'��

� ����9��2��*�"E��2"�"*�����!�2����2�

����2��#��������

�2������F�

� � �?�*2�*�*E�*2�*�!�������2����2�

����2��#������#�

�2!!!���F�����*��;�!�2��� ��9�;2*-�')+6��?�5�

Page 57: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#-�

$�(��%��(���0 ;���� �������������*���=.�����0�����������%��)���(��%��(���0 ;��

%������������=.�����0�������(�����)������� ���� �����)��� )���)������)�� ���

%)����������������������=� ����#���=��� ����2�H�%���)�)���������(��������0���

��������)��)������)�� ��3�1)�������)���������� ���������������(����)��%)����

������3�

� ��������8�

� 1

2

3 4Mixing

chamber

Qcool �

� �2:2�'���������� �����������)������)�� ��2�������(��%�������%��02�'����

�)��������������)��������������������%�������)�������(�������2�

� � �*H�>�9��

*H�>;�H�>�9���;���2����9��2������0���;��

� � �*�>��9��

*�>�;��>��9���;�##2���9��2���"���0���;��

� � �H�>�9��2�����

�2������?��2���"���9��2����.������>��9���B��H�>�9��2�*!!�

���� ���728� �*H�>�)��?��

*�>��)��9�D

*����?��

*H�>�)#�H�>�?��

*�>��)#��>��

���������728�����*H�>����?��

*�>�����?��

* ���9�

D*���

'�� �?��

*H�>��#�H�>�?��

*�>���#��>��

� �

$��'����(������)� )�%������'� ���$2��(������������������������ ����2�

� �� �� #�H�>� #��>��

)��E0L;0 F� ����2��� �"#�2��� !��2��� #��2���

��

'��E0L;0 �=F���2#�##� *2"��#� ��2#*##� �2��"��

� ���D*����9���

*H�>�+)��B�)#�H�>,�?��

*�>��+)��B�)#��>�,��

� � 9���+����2���B�!��2��,�?���+�"#�2���B�#��2��,�9�-44�')�

� �����* ���9��

*H�>�+�#�H�>�B���,�?��

*�>��+�#��>��B���,�?�

D*���

'�� �

� � 9���E��2#*##�B���2#�##�B��2#*�����+�2����,�F�

� � ����?���E�2��"��B�*2"��#�B��2���!���+�2�*!!,�F�?���""

#���

� � 9���2"#����B��2����"�?�*2##���9�2*#3�')+6�

Page 58: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*##�

� $����������(�*�<�)���������#�<������ ��� ������������������� ������������.�

����=������������(���0 ;�2�')����� ������� ����)���������������������(�����0���

�����������������((�������(���<2�5����)����� ����%��02�

��������8�

$����������� ����������������0���:������� ���2�

���� ���72*2��8� %'���9�)����)��.��

���������72!2�8� ����9���.������� ���������&���� ���

��������72�2��8� ��'���9�'�+��;��,+0��,;0�

�����������(�����72��2��.���2�������2���

� �������9��2*× �2�!��?��2#× �2�#��9��2���*�0L;0 �=�

� -����9��2*×��2�""��?��2#× �2�!*��9��2�*��0L;0 �=�

� +0��,;0�9�-;�������9��2�*�;�2���*�9��2��*#�

� '���9����+���;����,�2��*#�9����2*�=�

� %'��9���+'����'��,�9���2���*+���������2*,�9��**��0L;0 �

� %'���9�η%'��9��#��2��0L;0 �

� 1*'���9��

*%'���9�82�')�

Page 59: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#4�

� -��������� ������2���(���������������������������((�������(���<2�

��������8�

�2:2�����������2������.���� ����7�9��.���&���� ����� ���9���

���� ���72*2��8�����%�9�)�����)���P��������������72!2�8� ���?�� ���9����9����

������8�����&���� ����9C��� ���9�����9C�������9����

$����������� ����������������������)����������.����%������0�������

5�����72��2��������2��8�

� -����9�∑��-��9��2"��×��2�����?��2���×��2�"*��9��2#�"���0L;0 �=�

� �������9�∑������9���2"��×��2��#�?��2���×��2"**�9��2����0L;0 �=�

� �:�9�����������-����9��2�������2#�"���9��2*"#��0L;0 �=�

-������(�����(��)����8� � 0�9���;��&�9��2�"�#�

')������������������� �&����72�2���

� '��9�'��+��;���,+0��,;0�9��!��+���;���,��2��#"�9�����=�

1��0�(�����)������ ���7������8�

� %�����9����+'���'�,�9��2����+����B��!�,�9���#2��0L;0 �

')��������������������7�����������%��0�

%�������9�%���;η�9���#2�;�2����9�#2*8�'7+'$�9�����+'����������'�,�

9C�'��������9�'�?�%������;���9��!��?���*�2��;��2�����9�2##*8�6�

Page 60: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#8�

� $���� �������������������������0�������� ���������+"!<�6�.���<�>�� ������,����

����0��.���°�.������������(����0 ;�2�4����)�� �������������(������>�� ����������

0��.����°�.��������������(������6�� ����������0��.���°�2�')����������������������������������%����������(������012�����������)������������(���������)�� ��(���

�)��������2�

� $���"!�<�6��

�������<�>��

���9�����0���

'��9�������

�*��9����0 ;��

�����>��

�����6��

� �

��

�1*46�9������01�

���9�����0���

'��9��������

���9�����0���

'��9�������

� �

��������8�

� '��)�&���)��(��%����������������� ������������(����)�������(���������

� 5�����72���2�8��������9������;�∑��K�K�

� >��9��2�������;E�2�������?��2"!����2���F�9��2���!��P���

� 6��9�����>�

�9��2"*"�"�

� �*��9�>�

�*��9��2����0 ;��P�� �

*��9�6�

�*��9��!2�""�0 ;��

')������ ���7������.��72*2��� �&����)��)���������(�����������

� D*�:�9���

*∆)��?�1

*�:�9��

*>�����>�

+'�−'�,�?��*6�����6�

+'��−�'�,�?�1*�:�

� ��������9��2��� × �2!�� ×+������,�?���−������9�−��"�2��01�

')�����������7������.��72!2"� �&����)�� �������������������

� �* ���9���

*�∆���−�D

*�:;'��9�+�

*����?��

*����−��

*���,�−�D

*�:;'���

A����72�2���(����)����������)�� ��

� Σ��*�∆���9��2���E��2!������

�"�2�

�!�2��−��2��!�����

���

��F�

� � �������?��!2�""�E��−��2�!*�����+���;"!,F�9�−�2#�*�01;=�

� ��* ���9���"�2�;�!�2��−��2#�*�9�*95�')+6��

Page 61: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#9�

� $�������(��%��(��2��0 ;���(���<��� ��������������<�%����� ����������

����=��������0���������������)������)�� ���%)��������01������������(����

�)��(��%2�5����)��(��%����������������������)��������(�)�� ���(������������� �

'� ���$2�2�

��������8�

�2:2�H������)�� ��.������.��������.�������.����%��02�

������������728������� �>��9�H�>�9��2��

���� ���728����D*�9��

*+)��−�)�,���9C����)��9�)��?�D

*;�*�

4����������8���'� ���$2������)���9��2�������2�#�?��2����#**2���9���##2��0L;0 �

����������8���)��9�)��?�D*;�*�9���##2�������;�2��9��##2��0L;0 �

'��������������(���'�%��)�)�&������(����'� ���$2��

� Q����=���)��9��2�+#��2���?�!��2��,�9�**�2���0L;0 �

� Q*���=���)��9��2�+��*2�"�?�����2*",�9���!2�"�0L;0 �

� Q*���=���)��9��2�+�*�2���?�����2��,�9��!"2!���0L;0 �

� � 4��������������)�&���)���� )��)8������:�##�6�

���������72!2�8� �*���9��

*����?�D

*;'�?��

* ���

')��������(�)�� ���(���������(����)��(��%����+�������������������,�

� �*+�������,�9��

*+��

'������

'�,��

� � ����9��2�E��2�+�2�������*2�#��,�?��2�+��2�"�#�����2�#!�,�F�

� � ����9�/5*229�')+6�

')���������� ��������������������� �������������������)���&��� ��'����%)�)�

�)��)���������(������&����)���������&���������0��%�2�

Page 62: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*45�

� $�������(��%��(��2���0���;���(���<��� ��������������<�%������������=����

����0���������������)������)�� ���%)��������01������������(�����)��(��%2�

5����)��(��%����������������������)��������(�)�� ���(������������� �'� ���$2!2�

�2:2�H������)�� ��.�������(��%.��������.�������.����%��02�

������������728������� ��>��9��H�>�9��2��

���� ���728����D*�9��

*+)��−�)�,�9��

*+)���−�)

��,����9C����)

���9�)

���?�D

*;�*�

4����������8���'� ���$2!�����)���9��2���###"��?��2����#��*�9��!#�!2��0L;0����

����������8���)���9�)

���?�D

*;�*�9��!#�!2�������;�2���9�!#�!2��0L;0����

'��������������(���'�%��)�)�&������(����'� ���$2!�

Q����=���)���9��2�+�����?�*!��,�9�"*��2��0L;0����

Q*���=���)���9��2�+��!�*�?���#!!,�9���"��2��0L;0����

� � 4��������������)�&���)���� )��)8������:�-3-*9�6�

Page 63: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

$�(��%��(��2��0 ;�����������#���0��.�#�������������%��)��2��0 ;����� ������#���

0��.�#���=������������(��%������ �)�� ���%��)��������)���������(��2�5����)��

���������������������)��������(��������� ���������2�

� �2:2������ �)�� ��.�������(��%.����%��0.����)���������(��2�'�����)������������

%�������)�������(�������2�

� �*H�>�9�

�*H�>

�H�>�9�

�2�

��2����9��2��0���;�P�����

*>��9�

�*>�

�>��9�

�2�

��2!!!�9��2��0���;��

� � �H�>�9��>��9��2��

���� ���728� �*H�>�)��?��

*>��)��9���

*H�>�)��H�>�?��

*>��)��>��

���������728�����*H�>����?��

*>�����?��

* ���9��

*H�>����H�>�?��

*>�����>��

���&��(���'�(�����)������ ���7�������

� �*H�>�+)��H�>�B�)�,�?��

*>��+)��>��B�)�,�9���

� �*H�>����H�>+'��B�'�,�?��

*>�����>�+'��B�'�,�9���

� �2��×��2�"��+'��B�#���B��"�2��,�?��2��× �2!��+'��B�#��,�9������

� � � '��9�-3-*#�6�

� �* ���9��

*H�>�+���H�>�B���,�?��

*>��+���>��B���,��

� ��������9��*H�>�E����H�>����

'�

'����-�����H�>�F�?��

*>��E����>�����

'�

'����-�����>��F�

� ��������9��2��E��2�"������#�2*

*"�2���B��2#*�������2��F��

� � � ?��2��E��2!�������#�2*

#���B��2��!������2��F�

� ��������9����2����?��2#!��9�*2#�')+6�

Page 64: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

� $����0�)����%�������������������������� �������)�� �2�����$�����������0 ��(�

%������������/����������2��0 ��(����.� ��)������°�.�����0��2�')�����)�� �����

��%� ��0�������)��%)�������0����)��������*��°�� ����"��°�������&���2�5����)��(�������������������.�)���������(�������������������� ���������2�

�2:2�'��������0�������������&���2�

���� ���72�2��8� A����A��9���+�������,��?��&+�������,&�9��D���

���������72�2�#�����2��8�

� � � ��������9���+�������,��?��&+�������,&�9���D�;'����?�� ����

:�����8������:��9�:$�?�:/�9��&&&��?���&���9��2����?��2��!�9��2������

� &&��9�:�;�&�9��2��.��'����9C�����&�9�#���0���

� &���9�:�;���9��2�#�".��'���9C�������9��-'�;:��9��!"2"�0���

� ������9���&�?�����9�#94*4�'���

1������� ���/2�8�������9���2!��0L;0 .������9������0L;0 .����

���9��2�!**�0L;0 �=.������9��2#����0L;0 �=�

$����� ���$2"8������9��!��0L;0 .������9�*��2��0L;0 .����

�'��9��2#!��0L;0 �=.����'��9��2*���0L;0 �=�

5�������� ���7�������%��)�&��

� �D��9��+���������2!�,�?��2�+*��2�����!�,�9�2#34*�'7�

5�����)�����������7�������%��)�&��

� � ���9��+�2#�������2�!**,�?��2�E�2*������2#!�����2��"��+���2*;���,F��

� � ����*#"2��;�!"�2��9�-*3�'7+6�

"����

D� �

$ /

Page 65: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*42�

� ')����������(��%�������������������� ����)�� ����������0��2�5��%����������

0 ;���(�>������#��=.�(��%��%�����#�0 ;���(�6���������=����(��%��)���������0 ;���(�

�>���������=2�$���(��%�������������0����)�����������)���������������������2�5���

�)�����������������������)��������(��������� ��������������)��������2�

� ��������8�

� �2:2������ �)�� ��.����)���������(��.����%��02�

������������72*2!8������*��?��

*��?��

*��9��

*#��

���� ���72*2��8�����*�)��?��

*�)��?��

*�)��9��

*#)#�

>

6

�>

#

����4G2

���������72!2"8����*����?��

*����?��

*����?��

* ���9��

*#�#�

$����������� �������������'����������������=�����)�����������(����$2��

����)������ ���7����������

� �*����>�+'����'#,�?��

*����6�+'����'#,�?��

*�����>�+'����'#,�9���

� ����2!�����#��?�#���2�#�������?�����2�#��������

� � � 9�+����2!���?�#���2�#��?�����2�#��,�'#��

� � ���9C������""2�*�9��2����'#����������9C�������3�:�25*82�6�

������#������������������)�����������������������������)������������������2�5���

��)����������������−����9������+'��;�'�,�−�-���+���;���,��������)�����������

���������������;����9����#�;����9����(�����)2��

� ��9�∑��

��9�

���?�

#

��2����?�

##2���9��2�*���?��2�#���?��2�*��"�9��2�"���

�>��9��2�*��

�2�"���9��2����.����6��9�

�2�#��

�2�"���9��2����.�����>��9�

�2�*��"

�2�"���9��2�#!��

')���������� ���������� ������

� �* ���9��

*�+�#�����,�?��

*�+�#�����,�?��

*�+�#�����,��

� ��������9�������E��2!�����+���2��;�#�,����2��!����+�2����,F��

� � ?�#�E��2�#����+���2��;���,����2�!*����+�2����,F�

� � ?���E��2�#����+���2��;���,����2���!���+�2�#!�,F��

� ��������9��2�#"��?��2��#�?��2��!!�9�*84�')+6�

Page 66: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*43�

� -���������)����� ������2��.� ��������)�����0��)�&������������������(�)����

�����(�������)��(�������������������#���=2�5����)��(�������������.��)��)���������(����

����)����������)�� ��(����)��������2�

�2:2�/��)����0�2��������������%��)������ ����)����� ��(��%������� ����2�

� ����$��9��$�:$;-−'$��9�

�����2��#����2��9��2��"#�0����

� ������H*�9��/�:/;-

−'/��9�

�����2��#����2��9��2�#�!�0����

������������728� ������9��$��?����H*�9��2�"*��0����

���� ���728� A��A��9��$���:�+'��'$�,�?����H*

��:>+'��'/�,�9��D��

� ����9���-−'�;+:$?:/,�9��2�"*�×�2��#�×#���;���9�25#*2�'���

� ��D��9��2��"#�!2!#��2���+#��������2��,�

� � �?��2�#�!��2�"�2#!+#��������2��,�9�#98*2�'7�

� �∆��A--�9���D�;'�A--P�������∆��I��9��$�∆��$��?����H*

∆����H*�

� ����$��9��2��"#;�2�"*��9��2#*���

� ���∆��$��9�����$�����

'�

'$����-

−����

�$����$�

� � 9��!2!#��2�������#��

���2������2��#�����

�2#*����*2����

��

� � 9���2##��0L;0����=�

� ���∆����H*�9�����H*

����'�

'/����-

−����

���H*��

�/��

� � 9���2�"�2"**����#��

���2������2��#�����

�2���!��*2����

� � 9���2!�"��0L;0����=�

$�������)����������� ���������#���=�+���)������)�� ��,�

� ∆�6�'�9��$�∆��$��?����H*

∆����H*�?�∆��A--�

� � 9��2��"#��2##��?��2�#�!��2!�"����*!�2�;#����� � 9�*89�'7+6�

Page 67: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�!�/�,�����(�.����!=�������

*4-�

� $�����)������������������0��.���������������&��)�������"�<2�5����)��� �������

)�����������)���%��������(��)���������2�4(��)�������������)�������������%)���

����)����%�������&��)������3�

��������8�

�72��2��8� �&�9�φ�� �9��2"��×��2�*!�9��2�""�0���

�72��2��8� %�9��2*����&;+��������&,�9��2*�����2�"";+����B��2�"",�9��2����#�

'�%�����)��'���)��)������ +',�9��&9��2�""�0���

/2�2��� 9C� '�≅���2��°��H����� � 9C� %������������ 9C����&������������

5����'� ���/2�2�8����� +��°�,�9�#2�#*�0��

φ = �&;� �9��2�"";#2�#*�9�5*-#����-#�@�

Page 68: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4#�

� ����������������(�������)��������%)�)����������B%�����&��������������������

0��.���°�.����#�<�������&��)������2�5����)��������(�%���������)��)�������

�����2�1)�������)���%��������(��)���������3�

��������8�

� $���&���������9�����0��.�'9������.�φ�9�#�<�

A���'� ���/2�2������)����72��2���

� � �9��������9��2"���0������9C�����&�9�φ�� �9��2#×�2"���9��2*���0���

� �&�9��&:

-&'�9�

�2*������2#*����2���9�5*-2�'$�

� ���9��������&��9�����B��2*���9�!!2���0���

� ���9���:

-�'�9�

!!2������2��"���2���9����2��0 �

� %��9��&

���9�

�2���

���2��9�5*5532�

� '�%����'�%)����&�9�� �9��2*���0��P��

� '� ���/2�2���� �&���������'�9�*3����

Page 69: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*44�

� ')����������(��� �����������(��%�� ��)��� )���)������)�� ���%��)���<��>�.�

��<�H�>����"�<�6�������&������ ���������)��������2��0 ;���������0��2�1)������

�)���%������������������3�4(��)��������������������°�� ���%��)���%������������������.�)�%���� �%���������0��������������0 ��(���7���%����3�

��������8�

:������ ���������)���������������(�������

� �H�>�9��2��P�������H�>

�9��2������9����0��.���

� '� ���/2�2��������'N�1�9�-5*9-���������

� ��������#�2!������R��'N�1��������������������→����9�"2����0���

� �H�>�9�"2���;����9��H�>+&,

;+�H�>+&,�?��2�",��

� �H�>+&,�9��2�"�*������0�����������

� →��M4D�9��2������2�"�*��9��2��*���

� ��4G�46�9��2��×##2���?��2��×��2����?��2"�×��2����9���2*��0 ;0����

� �*�4G�46�9��

*'>'$M;��4G�46�9��2�;��2*��9��2���#!��0���;��

� �*M4D��>6N�9��2����#!��2��*���9��2�����!"�0���;��

� ����*M4D��>6N�9��2�����!"����2����9��2�������0 ;��

� 5������0 .���0���~�34��!������

Page 70: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*48�

� $�(��%��(���0 ;���������������������+������&��)����������<,��������0��.������

�����)��� )���)������)�� ����������������������2�1)�������)�������������&��

)����������)�%���)���%����������3�

��������8�

��������8�� φ��9���P�� �&�9�� �9��2��"*�

�72��2��8� %�9��2*����&;���9��2*�����2��"*;+����B��2��"*,�9��2��""��

��������8� 6��%�����������9C���%��9�%����9C�����&��9��&��

� φ��9��&�;� ��9��2��"*;�2�*!�9��2��"�����!�<�

���� ���72*2���

� D*�9���

*�)�����

*�)��9��

*�+�)����)�,����?�%�

*�+�)����)�,&�����

� �*����9��

*��?��

*&�9��

*�+��?�%�,�

���� ���7�������%��)��������(����$2�����)S��(����/2�2��

� D*�9�

�*���

��?�%���������+���B��,�?�

�*���

��?�%��%�+) ����) �,�

� ���9��

�2��""����2��#+���B��,�?�

���2��""��2��""�

�+��#"2�"������!2"#,�

� ���9��#2!##��?��2���#�"�9�-*-�')�

� �

D.

� �

Page 71: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*49�

� $���%�)� )��((������)����)����� �����������������������������)������)�� ���

%)�)���������� ��(������� ��� ��������������)�����)��(���)������� ����2�4(��)��

��������� ��������������������−��°������)��������&��)������������<.�)�%�

��)�%�����%����)�&����� ���������)�������� ����.��(����(��%���������)��������(���

��;�����������&��������� ����������������°�����#�<�������&��)������3�

��������8�

>�������� ��������8�����:��9�φ�����9��2��×�2�*���9��2�"��0���

$������ ����9����9�����0��.�����9C����$��9��������2�"��9�!!2!���0���

� �*$�9�

�$�:*�

-$'��9�

!!2!����2��"�*�2��9��2�����0 ;����

5�����72��2��8� %��9��2*�����2�"�

!!2!���9��2���#!�

� �������������8�����'��9������.���φ��9��2#��

�72��2��8� �:��9�φ�����9��2#��×��2��!�9��2!��*���9C��

�72��2��8���%��9��2*�����2!��*

!!2�*#�9��2����"�

������������7�������(���%����.��

� �*M4D�46�9��

*$+%����%�,�9��2����+�2����"����2���#!,��

� � �9��2��"���0 ;��9�-*#�'$+��

>A'�4N�

46

�4N�

Page 72: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*85�

� ��������������;��(��%��(�������)���������������0��.���°�.������<�������&��

)������2�$�������)���(��%��������� �������������%)�����������������°�.�����0��2�H�%���)���7���%�����%��������������3�

��������8�

�������8� � �9��������9��2�*!�0�����9C����&�9�φ�� �9��2��× �2�*!�9��2����0���

� �*&��9�

�&:*

-&'�9�

�2����× ��2#*��×��!�2���9��2���#�0 ;��

� %��9��*&�

�*$�

�9��2*����&��$�

�9��2*����2���

�������2����9��2��*��

� �*$��9�

�*&�

%��9�

�2���#

�2��*��9��2��*�0 ;��9��

*$���������+����������(������,�

� �)�0�(����������8�

� ��°��9��2"����0����R���&��

�����7���%��������2�D.

� �

M�7�� �

����������������������φ��9����<�.����&��9�� ��9��2"���0���

� %��9��2*����&��$�

�9��2*����2"��

�������2"���9��2�����

� �*&��9�%��

*$��9��2�������2��*�9��2�����0 ;��

� �*��7�9��

*&�����

*&��9��2���#�B��2�����9�5*55#�'$+��

6�����)����)�� �&���&������(��%����������)����������������)�������)������2�')��

�����(��%�������(������������)��7���������)�������)�����������)���������������2�

Page 73: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� $�(��%��(���0 ;������������������������.�����0������������%�������°�� ��������� ���7���%����������°�.�����0����������������� ����������������������������

��°�2�')������������������������%��)�������������)���������(������%��02�5����)�����������������)�����������������)��(��%�������(���7���%����2�5���������)���������

��������������������2�

��������8�

�8���������� �&�9�� �9��2��"*�0�������������)( �+��°�,9��#""2"�0L;0 �

�72��2��8� � %��9��2*�����2��"*;�+�������2��"*,���9�5*55442�

� �

� �

M�7���%����N������

�2:2�/���

������������728� �*��?��

*��7�9��

*��+��?�%�,�������9C����

� � � �*��7�9�%���

*��9�5*5--�'$+��

���� ���728� �*��)���?��

*��7�)(�9��

*��+)���?�%��) �,�

� )�����)���9�����+'���'�,�9�%��) ����%��)(�9�%��)( �9�9*-�'7+'$��� ��!��

� � � � �������9C������'��9�9*°���

Page 74: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� $�������;�������)�������0 ��(���������������������������0��.��°�2�4(�������)��������#�°����������� ����������.�(����D������)��(�����������&��)������2�4(�������

���������(�����)�����������������������0�������������)������������.�(����)��

������(�%������������ 2�

��������8�

���� ���728� �+�������,�9��D�����1�.���

4���������������8��φ��9����<.���'� ���/2�2�8����&��9��2�"���0��.���)&��9�����2�#��

� �72��2��� %��9��2*�����&�

��������&��9�

�2�"��

�������2�"���9��2���#"��

� �72��2�*�%��)������9���������&��9��������%������ �&���

� � � ���9�����;+�?�%�,�9�!!2#�*�0 .��������

� �72��2�*� �&��9�%����9��2�##�0 �

������8�����9�����������9C����1��9���+&��&�,���9C��

��������D��9��+�������,�?��1��9��+)����)�,�9�����+'����'�,�?��+)&����)&�,�

��������������8���%��9�%�.���'����9C�����&��9��&���������

� � '� ���/2�2�8�����)&��9�����2�!�0L;0 .���� ��9�!2�!��0���

� �72��2��� φ��9��&�� �

�9��2�"��

!2�!��9��2�!��������������φ��9�9*@�

� 5�����)������ ���7�������

� �D��9�!!2#�*���2��#+#�����,�?��2�##+����2�!�������2�#,�9�3523�'7�

�����18��'�9����������O��φ��9����<����9C����&�9�� �9��2�"���0���

����������%��9��2*����&����

�9��2*����&�

���������&��9�

�2�"��

�������2�"���9��2���"�#�

����������&��9�%�����9��2�"��0 .����������7�9��&�����&��9�5*42�'$�

Page 75: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*82�

� $��������������%�����&���������������������.�����0��.����������������������

��������0�����7���� �����%��)���0 ��(���7���%����2�')�����0����)������������2�

4���)����������7���%���������)��(����������3�5����)��)���������(���(����)��������2�

� +

D��

$4-

:$�

M4D �

�,������:M4D

�9��M4D

&5�≈��2������.�:

�$��≈�:�

�����φ��9��2���→��

&��9��

���9��2��!�0���

�����%��9��2*��× �2��!�;+�������2��!,�9��2��#!�

���9�

���:

-�'�

�9�!"2**�×#2!!!�2��"×�!�2� �9��2����0 �������9C�������

&��9�%

��

��9���2��*�0 �

$���������8����������������9�!"2**�×

���2�

�!�2��×

#2!!!

��9���"2*����0���

� � ����������%�$G���

�9��2*����#"2�!�;���"2*����9��2���*�

/���������%��$�'A$M

�9��2��*�?��2�

�2����9��2��"��R�%

�$G���������→�����!A�!������

� D���9����+���������,�?��&�

��&�����

&��&�����

��7�����7��

� ������9��2����×��2"�"+�������,�?��2��*�× �#��2�����2��*�×��#��2!�����×��#2��� ������9��#!2*�?��*!�2"�����*2*�����#�9�#--�'7�

Page 76: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*83�

� $� ������������������������������(��%�������������� �������������0��.���°�.�%��)���*�<�������&��)������2�')��&������(��%������������� ��)��������������M;�2�

')���������������&����)����������!��0��.���°�.�%��)���������&��)��������(����<2�

M�7��������������������&����)������������°�2�N����������)��������(�)���������(���

(����)���������2�

��������8�

�������8� �:��9�φ�����9��2*�×#2�#*�9��2�#"*�

� %��9��2*�����2�#"*;+�������2�#"*,�9��2���!��

� �*$�9�

�$�:*�

-$'��9�

!!2#��2��2��"���2��9��2��#��0 ;��

� �:��9�����9��2"��.��� %��9��2*�����2"��;+!�����2"��,�9��2����"�

���� ���72*2��8����D*�:�?��

*$)$��?��

*:�):��9��

*$)$��?��

*:�)$��?��

*�)M��

� D*�:;�

*$�9����$+'��'�,�?�%�):����%�):��?�+%��%�,)M��

� � ��9��2��#+�����,�?��2����"����2!����2���!����*2���

� � �����?��2��#�*×*�2��9���*2"���0L;0 ������ ���D

*�:�9��2��#�+��*2"�,�9��2*5--�')�

Page 77: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8-�

� ��������������M��� �����0��������� �������B%�����&��������������������0��.�

��°�.�%��)���"�<�������&��)������2�')������������������������)��%�����K����

� �������������2�N����������)��(���������������������)�����0�����)��)����

�����(���(����)��������2�

��������8�

� �&��9�φ����9��2"×�2*���9��2!�!*�0���

� ������&�9������O�:�9������O�������&�9����8�

� ����9��&�× '�;'��9��2!�!*× '�;���2��9��2���"��'��

$������'��9�����8�������2���"����2��9��2�"��9; �#2�#*�9��������

$������'��9�����8�������2���"��!�2��9��2����9; ��2�*!�9��������

� � ������������ �→�'��9�8*����

�� %��9�%��9��2*����2!�!*

+�����2!�*!,�9��2�������

� ���9����:;-�'��9�+�����2!#,�2�;+�2��"���2�,�9��2�#��0 �

� ������%��72�2��8��������D��9�A����A��9���+���������,�?��&+�&�����&�,�

� ���������������9��2"�"+��2������,�?��2������+�#�#2�����#��2#,�9���2���0L;0 �

� ��������→��D��9��2�#�+��2��,�9�/*44�'7�

Page 78: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8#�

� $��������������;���������������°�.�����0��������������&��)��������(���<2�4�����

��%�������������������������(�����0����������������������������������2�5���

�)��(�����������&���������(��)�����������)��&��������������;��2�

��������8�

�)�0���������(��)�������������������������������2�5���������������%��������

�������

�� ���8���%��9��2��!���������8���%��9��2*����&�;+����&�,�

�� ��%��9�%���9C����&��9���2�*��C�� �9��2*���0���

� ���������������������������������

�� ����φ�:�55@.��%��9��2*���� ;+���� ,�9�5*55#99�

'�� ����)��&�����������.�%������)������� �����%�(����)��&������)�����

� ���:��9�:���?�:&��?�:(��9�+��-��?��&�-&,';���?����7�&(���

� ���:��9�:���?�:&��9�+��-��?��&�-&,';����

'�0���)������������&����)��� )�%��)���-�';������ ���

� :�;:��9�+��;��,E��?��2*��%��?�+%��%�,��&(;-�'F�;�E�?�2*���%�F�

� � �9�5*942�

')����7�������� ����������������J����+9�2�����*,�����)�����������2�

Page 79: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*84�

� $�����M��� ��&�����������������������������������������0��.�#�°�.�%��)���������&��)��������(���<2�$������������������������)���&������ ����&��&���������������

���*���0��.����°�2�')��&��&����������.����������(��%��������)��&�������������)��

������&��)��������(��)���������������������������������!�<2�')����)��&��&�����

����2���((������)������������(�����(�����)��&����������)�������������������������

#�°������ ��)��������2�N����������)��)���������(���(����)��������.��)��������(�

������������� ��)��&�����.�����)��(���������������������)��&�����2�

� ��������8�

$4-��?��H��>

��H��>��

���

�&��9�φ�����9��2�×"2��#�9��2"��#�0���

�&��9��2!×"2��#�9�*2*#�*�0���

����9�����9��������2"���9��#!2�*��0���

%��9��2*���× �2"��#

�#!2�*��9��2�������

%��9��2*���× *2*#�*

�#!2�*��9��2��""�

� ���9��#!2�*��2�;+�2��"���2�,�9��2��0 �

� ���9��#!2�*��?�*2*#�*�9����2!�0���

� �&��9��2�+�2��""����2�����,�9�5*52�'$�

� �&��9��&��≈�������#���������������9�����

���� ���72*2�*8�

� D�:�9���+���������,�?��&��&�����&��&�����&�)��

� �������9��&�+������'���)�,�9��2����+�#��2��������2�,�9�/-*-�'7�

Page 80: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*88�

� $��� ����������.����������&�����.����������������������#�°�.�����0��.�φ�=�#�<2�

')����������������%����������°�2�6� �����)��&�������(�������7����)����� )�� ��

�����������(����)��(�����������(�%�����&����.�(������������������������)��)���������(��2�

��������8�

�:���������2��������9����P�����������������9��D��

��������8�#�°�.��φ�9�#�<���9C���%��9��2���*�.����'�%�9��"2"°��

� 5������������'��R�'�%��������������.���φ��9����<�

�� ��&��9��2#�� �9��2#��!2�!��9��2��"�0��.�����������9���������&��9�!"2���0���

�� ����9����:;-'��9���2*"!�0 .���&��9�%�����9��2����0 �

�� ��&��9�� ��9��2�"���0��.�����������9����'�;'��9���2���0���

�� ����9�����?��&��9�8#*�'���

�� ��&��9��&�:;-&'��9�5*5#493�'$������+9�:;& �9��2�*"!"��������� ��,�

�� ��(��9��&�����&��9��2��#�0 �

')��)���������(���(�����)������ ���7������� ������

��� �D��9���+�����,��?��&�� ��?��(��(�����&�� ��

�������������9�����&+'��'�,�?��&������2��?��(����2!"����&���#�*2��

�������������9����*2�*�?��*�2����?��2������*�#2�"�9�/�4-3*3�'7�

Page 81: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*89�

� $�%�����(�������������(������������������.��*�°����������������������������������������������(���������)����������������������0��������°�2�N��������(��������)����������������������)��%�����(������)�����������������2�5����)��(�����

��������2�

�:�'�������������2�

�������������&+�����,�?���+�����,�9��D�����1��9���

4�������%����8����&��9��2������*.������9��"��2�.����&�9�:;&�9��#�2*"�0 �

4����������8����������9��:;-'�9����×!!;�2��"×�!�2��9����2"�0 ��� ����������������� ���7�������

��������#�2*"�+������"��2�,�?����2"�2"�"�+'������,�9�������������?��2�����'��9��"�*2*��0L;0 ����O��������&��9�:�;�&�9��2����*���;0 �

'�����������������)��������+' ����.����&���9C��������9C��������9C���MH�,�

� '�9������MH��9���#*��������'�9��*���MH��9�����2��

� '�9������MH��9��*"�2���9C��'�9���*°���MH��9��"��2"�>=����������9��2��"�.�������9���"2��0���

����������9����:�'�;:�'��9�����!!��#�!2���;�+����!�2��,�9��#�2��0���� � ���9C���������9�����?������9�455�'��*�

100 m3

1 m3

Page 82: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

��1��������������������.� "�������!"�"������

*95�

� $�(��%������������������0��.�#�°�.�#�<�������&��)��������������������°�������������������������&��2��5����)��)��������������(��)������������)�������(��%.�

����)��)���������(�������)���&�������0 �������2�

��������8�

�2:2�������2�������*&��9��

*��7�?��

*&�� �

��1���8����� ��9�"2��#�0���.� �&��9��2!�#�0��.�����ω��9��2���!�

� ����&��9��2"���0���9�� ����9C� ω��9��2�����

� ���)&���9���"#2��0L;0 .������)&��9�����2!�0L;0 .����)(�9�*�2!��0L;0 �

7�����9���+'����'�,�?�ω�)&����ω��)&����+ω���ω�,�)(��

�������9��2��#+#������,�?��2���!����"#2�����2����������2!����2��"���*�2!���������9�3-*98�'7+'$��� ��!��

�� "�������!"�"����8�����������8����'�R�'�%�9���°������9C����φ��9����<�

�*&�;�

*���:�ω��9��2���.����)

T��9���*P���������

*&�;�

*���:�ω��9��2���"�.���)

U��9�*��

�*��7;�

*���:�ω���ω��9��2��"��.����)(�9�*�2!��0L;0 �

� � �*��7�����9��

*�)U�����

*��7�)(����

*��)U��9C�

� � � 7�����9�)U����+ω���ω�,�)(���)

U��9���*�B��2��"���*�2!��B�*��

� � � �������9�32*-3�'7+'$/�� ��!��

� %

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

'�%

N�%������

Page 83: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9�

� $�(��%.��2��0 ;��������.��(��������������#�°�.���<�������&��)�������(��%��(����

�)������������������%��������� ��������%)����������������*°�.��������2�')������(��%���������)����&�� ������%)����������)����������°�.��������2�5����)���%�������(����������.�������������(���7����)�������������.��)��)���������(����)�����0��������

����)�� ������������)��������&��)�����������)����&�� ����������������2�

���&������ ����)��������)���8��

�,��'�%�9��"2���+%�9�%�.�φ�9����<,�������%��9��2����.���)U��9����2��0L;0 �����

,��'��R�'�%������%��)�&���φ��9����<�����7���%����������������)�� �������2�

� �����9C��%��9��2���#� �����)U��9�*#2#� ���(����������� �2� )(�9�*"2�"�

� ������*��7�9��

*���+%��%�,�9��2�+�2������2���#,�9��2����*�0 ;��

,������ ���7������8���*����)

U��9��

*��7�)(�?��

*����)

U��?�D����

� � �����D����9��2�E���2����*#2#����2����×*"2�"F�9���2*�01�

,�����%��9�%��9��2���#��O����°�����9C����φ��9���<2�

4(��������&�� ���)��(������������)���� �����)����� �������8�

� � #��9�"2��#�P���&��9��2�×"2��#�9��2*!��0���

� %��9��2*�����2*!��;�+�������2*!�,�9��2����#�

� �&��9�� �+'�%,���9C���'�%���9��"2��°��

� �8��φ�9����<.���&��9�� ��9��2����0��.��%��9��2*��×�2���;!�2�*��9��2���*�

� � �*��7�9��

*����+%��%�,�9��2��2������9��2���#���0 ;��

� �8����%��9�%����9C���&��9��&��9��2����O��� ��9��2�*!�

� � φ��9��&;� �9��2���;�2�*!�9��"2�<�

�%

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

'�%

N�%������

Page 84: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9�

� '%��������������������%��)���<�������&��)������.� ��)�(��%�� ������������(��2��

0 ;���(���������������������������������2�>���������(��%���������������2�°������)����)�������*°�2�5����)�������������&��)������2�

��������8�

�:������ �)�� ��2�

� ������������72�%����8�����������*����%��?��

*����%��9���

*����%��P��

� ���� ���728��������������������������*����)

U��?��

*����)

U��9���

*����)

U���

�����������(�����)���� �������(��������

� � ��2��9�#2!�"�P���&��9��2��×#2!�"�9�#2�!*�0���

� %��9��2*����#2�!*�;�+������#2�!*,�9��2��"��

� � �*�9��2����P���&��9��2���2����9��2��*�0���

� %��9��2*�����2��*�;�+�������2��*,�9��2��!���

������������72�%����8����������%���9�+%��?�%�,;��9��2�����P��

5����)������ ���7�������%��)�&�����)U�9�)��?�%)&�������8�

� ��)U�����)U����)U��9���9��)�������)������)����?��%��)&������%�)&�����%)&���

%��%����������������)���������������&�������������������'��2�

� ������+�'�����'����'�,�?����H�>+�%��'�����%�'����%�'�,�9���

� '���9�E�������+'��?�'�,�?����H�>+%�'��?�%�'�,�F;�E��������?��%�����H�>F�

� �������9�E��2��#�+��2��?��*,�?��2�"�+�2��"�����2��?��2��!�����*F;�2�""��

� �������9���#2#°��

� �&����9�%��

�2*���?�%��������9�

�2����

�2*���?��2���������9��2����0��.���

� ����9��2�*!�0�������9C��������φ�9��2����;��2�*!�9�5*93��������93@�

�������������0���(�����)�����)��������)����

�������8��%��9��2��**.���)U��9�����������������8���%��9��2��!#.���)

U��9�*��

������������72�%����8����������%���9�+%��?�%�,;��9��2����P��

���� ���728��������������������������)U���9�+)U��?�)

U�,;��9�!��0L;0 ��������

� ����8���%��.��)U������9C����'���9�3*-°�.���φ�:�93@�

6�����)�%��)������ ������������(�������������������������)���&��� ���(��)��

�%��(��%�� ����)��������&��)�������������2�

Page 85: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*92�

')����)�� ������������(���������)������������������.���<�������&��)������2�

')��(��%���� �����)��� )������������)��� )��)�����(������&��������)��

������)���2�N������)���������(�������)��������)��(��%�������������#��� ���)��

�����������)����)��&���2�5����)��)�����������������)��(��%������(��)�����)���

������������)��&���2�5����)��)���������(������������������(���7����)������� ��

(����� �����0 ��������(����)��(��%2�

� ��������8�

� �������8��%�9��2���!.�)U��9����.�'�%�9������

�������8���#���R�'�%��������������������2�

��������������%�9��2��!.��)U��9�!��0L;0 �����

��*��7;�

*��9�ω����ω��9��2��!!�0 ;0 ��������

���� ���728�

�����D*+�*��9�)

U����)

U��B�+ω����ω�,�)(�

��������������9�����B�!��B��2��!!����2*����������������9����0L;0 ��������

1

2

��

Page 86: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*93�

� $���������������(��2����;�����������°�.�����0��.���<�������&��)���������������

���)������ ����� �����)��%�����2�')����������� �������������°�.�����0��.���<�

������&��)������2�1)��������)����7�������7���%��������������)���������(���������

(����)����������3�

��������8�

$��8���-��9��2��"�0L;0 �=.�������9��2��#�0L;0 �=�

�������8�'��9���°�.����φ��9���<.�����9�����0���

� ��� �9��2��"*�0��.�����&�9�φ�� ��9��2*����0��.��� ������9������&��9�!!2�!�0�����9C���ω��9��2*����&�;����9��2����#��

�������8�'��9���°�.����9�����0��.���φ��9���<.����:*���9����

�;��

� ��� ��9��2�*!�0��.������&�9�φ�� ��9��2��#��0��.��������9�������&��9�!�2#���0��.�����ω��9��2*����&�;����9��2�����#�

� �*���9�����:

*�;-�'��9��!�2#�����;+�2��"���!�2��,�9��2���0 ;��

�������� ����/2�2�8����)&��9����!2"�0L;0 .� ��)&��9���#"2��0L;0 �

�������8�$�����8�M�72�1��������'��9���°�.�����)(��9���#2!�0L;0 ��������&�������(�����8����

*���9��

*��.�����

*(��9��

*&�����

*&��

� ��*(�9��

*��+ω����ω�,�9��2���×��2��*�"��9�5*554�'$+��

����M�%8�������D*�?��

*��)���?��

*&�)&��?��

*(�)(��9��

*��)���?�

*&�)&��

�D*

�*��9���+'���'�,�?�ω�)&����ω�)&����

�*(�

�*�)(�����9C���� D

*�9�23*4#�')��

Page 87: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9-�

� $��� ����������������������)����(����������������&������������ ���������

�����°�.�����0��.�!�<�������&��)������2�')���������������(�����������������%�

��������������������������)�����������������(�%����.�������������)����7���

���&��������2�')����������������)���)�����������&����)������������°�.�����0��.�

������&��)���������<�%��)�&������(��%�������(��2�����;�2�5����)��������������

��.��)��������(���7�������0��� �����(������������)���&������)���������(�������2�

� ��������8�

�4G�>A'�

�4G�46

��

M4D�>A'�

D�. H�

�D. ��

'

H�$'�>>M

�:

��

� �,��&��9�φ�����9��2!�×��2*���9��2�*���0���

� ���%��9��2*���× �2�*��

�����2�*���9��2�����!�

� ����&��9�φ�����9��2��×��2��!�9��2"��"�0���

� ���%��9�%��9��2*���× �2"��"

�����2"��"�9��2��##�

� ����*M4D��′;�

*��9�%����%��9��2�����!����2��##�9�5*58�49�'$+'$��!��

� �������9��&��9��2"��"�0������→ �'��9�*4����

� ,�5������2:2��������)��������������

� ���������������D*�:�9�D

*H�?�D

*��

� ���6���)���������(��.�������%8�

� ���D*�:;�

*��9�+)���)��,�?�%�)&����%�)&��?��

*M�′�)M�′;�

*��

� ����������9��2��#+�����,�?��2��##×����2�����2�����!×��*�2��?��2����"!×"2���� ����������9����2���0L;0 �����

� ����*��9�

���:�

*

-�'��9�

+�����2"��",�2���2��"�!�2� �9��2�����0 ;��

� ���D*�:�9��2����+���2��,�9�/*5-�')�

Page 88: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9#�

� A����)��(������������)���������� �������(����)�������� �����������(8�φ, ω.����'��.�����������������������0��P���������)�����%�������� ��)�����)��������)����

� �2�φ�9���<.�ω�9��2��������� 2�'���9���V�.�'%���9���V��

��������8�

�2��5�����72��2����%��)�����9������&������&��(����&8�

� � � ���&�9���ω�;+�2*���?�ω,�9�����×��2��;�2*���9��2����0���

�����5�����72��2������ �9��&;φ�9��2���;�2��9��2�*��0������9C����:�-°��

2��$����°�88���� �9��2������9C���ω��9��2*���×��2���;+�������2���,�9��2��*�

� 5�����)���������� ����/2�2��

� )(��9���2��*����������)( ��9��#��2"*�0L;0 .�����)&��9���#"2�"�

�����5�����72��2��8��

� � ��ω��9�E��+'��'�,�?�ω��)( ��F;+)&����)(�,��9�5*532�

� 5�����72��2����%��)�����9������&������&��(����&8�

� � ���&�9���ω�;+�2*���?�ω,�9��2�#".��

� 5�����72��2��8���������φ�9��2�#";�2�*!�9�5*4��

A��� ��)�����)��������)�����2#8�

� �8������ �:�-*2�°����������� 8�����ω�:�5*53%�����φ�:�4/4@�

Page 89: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*94�

� $��������������0�)���������������.�ω��=��2���#.�������������.����=���°�.�φ��9�!�<� ��)��������0��2�$��)����������������2���0 ;���(�%����������°�.�����0��2�5�������������������(����)�������������(��)������.��)�������(��%�������(����������

����)����7��������������������������.�'�2�

��������8�

'�0���:����0���������������2������������������� ���7�����������8�

������������72�%����8����*��?��

*��%��9��

*��%��

���� ���728�� ��������*�)(�?��

*��)U��9��

*��)U��

$������������������������0��%��������'�2�

5�����)�����)��������)����%�� ���

�������8���%��9�5*5-.���)U��9�"!2�����������8����)(�9���#2!��+������� �,�

��������*��9��

*�;+%����%�,�9��2��;+�2�����2���#,�9�24*88�'$+��

�������)U��9�)U����+%����%�,)(�9�"!2�����2��**����#2!��9�""2��

���������)����+%�.�)U�,���9C�����'��9�2#*-°��

A��� ��)���� �������(��������%�� ���

�������8� � ���9��2*"��P����&��9��2!���2*"��9��2#��!�0���

� � %��9��2*�����2#��!�;�+���2�������2#��!,�9�5*5-�

��������*��9��

*�;+%����%�,�9��2��;+�2��������2���#,�9�24*2�'$+��

'���&�����������������'���%����������(��)����&�����������(���%�����&����� ��

%����� �)&��9�)&��?����)��+'����'�,�����)������ ���7����������

� �����'��?�%����)��+'����'�,�?�%�)&��9������'��?�%�)&����+%����%�,�)(�

')���7���������%� ������

� +�2��#�?��2���#���2�"�,'��9�+�2���#���2�"��?��2��#,�����

� � � ?�+�2��������2���#,+��#�2"�����#2!�,�9��"2��!�

� � '��9�2#*-°���

Page 90: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*98�

$�(��%��(�����������(�������������(�����.��������.��������#���.���<�������&��

)�������%��)���(��%�������(��2���0 ;��������2�$��������������)���������������

��������.�����0��� ��������(��������%������������2�A������)����&�� �������)��

(��%�������������������#8�����.�*�<�������&��)������2�5����)����%��������

(����)���������)����������)��)���������(�������)��(��%�(���������������������#2���

� �

1

3 4Liquid

cb

2

��

�������8��%��9��2���*.��)U��9�"!�0L;0 ��������

������#8��%#�9��2��*�.��)U#�9�!�2��0L;0 ��������

��*��7�9��

*��+ω����ω�,�9��2���+�2��*�B��2���*,�9��2������0 ;��

���� ���72�(���)�����8�

� D*)������9��

*��7�+)����B�)��,�9��2������+�*"*2���B�*�2!�,�9�*2#�')�

���� ���72�(�������8�

���D*�����:��

*��+)

U#�B�)

U�,�B��

*��7�)&���

9��2��+!�2��B�"!,�B��2��������*"*2����� � 9�B5*8#�')�

Page 91: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*99�

� $�%���������� ���%���(�������%��������������#�°����7���%����� ���&���������2�')����%�������&�����������!2�°�.�φ�=���<.�����0����)������ ��%���)��� );�&����)��

%�������)��)���������&����)����%��������°�.�φ�=�"�<2�')���������� ���7���%�����

(��%�� �0�����)���������������°��)�&�� � �&����((����12�5����)�������(��%�

������(����.�����)����������(�%������)����&��������2�

��������8�

�:�'���������� ���%��.������������2�

������������72�(���%�����������8���%���?��*�&��;�

*��9�%����

���� ���728�����*��)U���?��

*��)#��9��

*��)U���?�+�

*�����

*�&��,�)���

4����8����!2�°�.����<�����)����9C���%���9��2��#�.���)U���9����

�����8�����°�.��"�<�����)����9C���%���9��2����.���)U���9����

'�0���)���%��%�����(��%��((���������������)�����1�

�� � D*�9��

*��)#����+�

*�����

*�&��,�)���9����1���

��������*�+)U�����)U��,�9��

*�+�������,�9������01����9C������

*��9�22*22�'$+��

��������*�&���9�+%�����%��,��

*��9��2��!"����2���9�5*22�'$+��

')���������0�����%�����(��%����� �������� �&������� )�����((������

������ �����)�����12�

Page 92: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*55�

� $�(��%��(���������°�.�φ�=�!�<.���� ��� )���������)����.�%)����������������������

��°�.�*�<�������&��)������2�')����������%��)����� ����)�������&���������

%)����������7���%�������������°�2�5�������(��%��(���7��.�����)�����������)���������(��.� ��)�����0��� �����������(��%�� 2�5����)���%�������(����)��(�����

�������2�

�:�)����������&��������2�A������)��������)���2��

� 4����8��%��9��2��#�.��)U��9��"2��0L;0 �������.��)(�9�#�2���0L;0 �

� ����8���%��9��2����.��)U��9�"��0L;0 �������.������,�:�#*-°��5�����)������� ����%�������)���%��������)��������� ����2�������������72�

������� ���7������� �&��

� �*M4D�46;�

*$�9�%����%��9�5*554�'$+'$��� ��!��

� 7�9�)U����)U����+%��%�,)(�9�24*2�'7+'$��� ��!�������

Page 93: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5�

� 4������S���(����;�(� ��������������)�������.���°�.�������&��)���������<.����

��0����������������)��)�����7���%�������������2�')����%�������������)�����

���#�°������)��� ��%��������)��%���)���.�%)��������)����)�&�������������(�

��<�������&��)��������������&��%�����(�����)��%���)���2�5����)���%�������

�(��)��������)�������.�����(��)��������(�����������)��%���)���.��)����%����

����������������)������(��)���������(�������)�������2�

��������8�

� �

� � �

M�7��

D��� D)���

���&������ ��)�����)��������)�����

� %

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

��<

��<

��

'�%.��

N�%������

(����

'�%.�� �

$��������8����°�.�φ�9���<�

�9C���%��9��2���#.���

���������'�%�9��"2�°���������������)U��9�"��

$�������8��#�°�.�φ�9���<��

�9C���%��9��2��##.���

���������'�%�9��2!°�����

'������&������ )�%�����%���������������)�������'�%.�(����%�� ��)����� �

���'��2�')�����)������(����)������)U��9���2�����(����/2�2�.���)(+�2!°�,�9����:������8�

��������*��7;�

*����9�%����%��9��2���#����2��##�9�5*558�'$ �!A+'$ �!��

�������7�9�D*�:;�

*����9�)

U��?�+%����%�,�)(���)U���

� ���9���2��?��2�������"��9�/29*3�'7+'$��� ��!��4(��)����������������� �������������)����� ��������

� �������8����� ��9��2���.���&��9��2��#���9C���%��9��2����!�

� ����������������) ��9����!2!.��)���9��!#2����9C���)U��9���*2��

� �������8���� ��9�"2��*.����&��9��2"�����9C���%��9��2��#�*�

� �������8���% ��9�%����9C��'��9�'��%�9��2�°�.���)(��9���2""�� � ���) ��9����"2#.���)���9��"*2�*����9C����)U��9����2"��

�*��7;�

*����9�5*55442.��7�9����2"��?��2��""�× ��2""�����*2��9�/24*3-�'7+'$��!��

Page 94: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5�

� $�����)�������������°�.�������&��)��������(���<.��������%������������������2�

$�����������������)�������&������������°�������<�������&��)�����������)��

��������(��*����������)���2��0��)�������������������)��)��.�(��������������

�(���7���+�����°�,��)���������������������������)���������(��2���������8�

�:��������������2�5�����%�������)�0��(�%������)���� ��������

�� �����2�1�����0��%��)���(�����)��� �������)������������2�

�����������(�����)���� �������(��������

�������8� � ���9��2*���P����&��9��2���2*���9��2�*���0���

� � %��9��2*�����2�*���;�+���2�������2�*��,�9��2���#"#�

�������8� � ���9��2����P����&��9��2��2����9��2����0���

� � %��9��2*�����2����;�+���2�������2���,�9��2��""���

$��%� �������%�����������7���%����2�6�%�%�� ���

������������728� �*$+��?�%�, ? �* ��7 9��

*$+��?�%�,�

���� ���728� �*$)U�����?��

*��7)(�?�D

*�:�9��

*$)U�����

5����)����7���(��%�%�������)�����������(��%��������.��*�����;)�9�����;��

� �*$�9�����:

*;-'�9�+���2�������2���,�;�2��"�!#2���9��2����0 ;��

� �*��7�9��

*$+%����%�,�9��2������0 ;��9�8*3�'$+��

� D*�:��9��

*$E����+'����'�,�?�%�)&����%�)&��F����

*��7)(�

� ���������9��2����E��2��#�+�������,�?��2��""�������!2!����2���#"#����*�2�F�

� � � ����2���������2!*�9�/�3*�')�

4(�(�������)��������)���2��

� 4����8����%��9��2����.���)U���.��9�*�2�.���)(.���9���2!*�0L;0 �

� ����8�����%��9��2��"*.���)U���. �9�*�2��0L;0 ���������

� � �&���������*$�9�����:

*;-'������������� �&��

� D*�:�9��

*$+)

U�������)

U�����,����

*��7)(��9��2���+*�2����*�,����2���������2!*�

� � 9����2"#�01�

� M�7���%����������

4��������

� � �

Page 95: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*52�

� >����������(�������������� �)����������������� ���&�������&������� .�%)�)����

���������������������)����� ���������������������2������������������ ���������

�����°�.�����0��.���<�������&��)������2�1)�������)������������������(�

����� ��)������ ���)��&�� ����)�����)��7��3�1)������&���� ������)�������

�)���������)3����&���)����� �������� ���(�������%��������������������������� ��)��

���)��������)���.�5� 2��2#2�

� Ambient

Air Air 1 2

3 Liquid

Cooled

���9����9�����0���

'��9������.�φ��9���<��

�&��9�φ�� ��9��2��×�2*���9��2*��#�ω��9��2*��×�2*��#;!�2���9��2���*��

5������ ���������������+���2������ ����(���φ��9��,.�������%.��72��2���

� � ���ω��+)&����)(�,�9���+'����'�,�?�ω��)( ���

� � ����φ��9�������O�����ω��9��2*���×����;+��������,�

>����������0��%�8��'��2�'��������������������� ���7������8�

� � ��'��?�ω��)( ��?�ω��)(��9���'��?�ω�)&���

� � � � ��9��2��#�����?��2���*�����*�2��9�*�2��"�

'��9������8�������9��2��!.���)(��9���2!#�.���)( ��9��#�#2����

� ��9C���ω��9��2*���×��2��!;�!"2**��9��2��#!�

� MH��9��2��#�����?��2��#!���#�#2��?��2���*�����2!#�9��"2�#��

'��9������8�������9��2�*!.���)(��9���#2�"�.���)( ��9��##�2���

� ��9C���ω��9��2*���×��2�*!;�!*2����9��2����*�

� MH��9��2��#�����?��2����*���##�2��?��2���*�����#2�"�9�"�2!#��

� � ��������������������8�����'��9�*3����

')������)��������%����)�������������� ����)��������&������ �������

)������� ������&����)� )�����)����� )���������� ���0�������%����%�����������

�������������2�

,������)�����2#�8���$�� ����������������'�≈�1��/�� '�����������≈�*-�����

Page 96: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*53�

$�(��%��(��������������#���.���<�������&��)�������%��)���(��%�������(��2��0 ;��

���������������%��)���(��%��(������������������.����� �������)��������(�%�9�

�2����%��)���������(��2��0 ;��������2�')������� ���0����������������������������

0�������)������������ ��(�����)���������(��2�$(�����)������� ��)�������)���������(���

�����(������������������(�#���2�5����)�����������������������&��)��������(����

����� 2�5����)��)���������(�������)��(����������������&��)������2�

��������8�

� �

�2:�8�'������������

������������������������:2�

D )������

#�

��

������������728� �*���%��?��

*���%��9�+�

*���?��

*��,�%��9�+�

*���?��

*��,�%#�

���� ���72�� �*���)

U��?��

*���)

U���9�+�

*���?��

*��,�)

U��

�������8��5�������)��������)��������%��9��2��*.��)U��9�"!�0L;0 ��������

�������8��5�������)��������)����������9�!�<.��)U��9�!�2��0L;0 ��������

� � %��9�%#�9��*��%��?��

*��%�

�*���?��

*��

�9��2�

�2���2��*�?�

�2�

�2���2����9��2����#�

� � )U��9��*��)U��?��

*��)U�

�*���?��

*��

�9���2�

�2��"!�?�

�2�

�2��!�2��9���2!�0L;0 ��������

�������8��5�������)��������)���������'��9���2���.������9�#�<�

������#8��#���.�%#�9��2����#��-���(�������)��������)�����

� � � )U#�9�!#.�����Φ3�:�9@�

6�%����)������ ���7�������(����)��%)����������

���� ���72�� �*���)

U��?��

*���)

U���?�D

*�9�+�

*���?��

*��,�)

U#�

� � D*�9�+�

*���?��

*��,�)

U#����

*���)

U��?��

*���)

U���

� � ����9��2��!#�B��2��"!�B��2��!�2��9�3*5-�')�

Page 97: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5-�

� $��������������&����������2����0 ;)��(�%����.�%)�)��������&�� ����

�)����(������������������°�.�φ�=�"�<�����)������2�')���)����(���.��)�%�����

5� 2����2���.��������(�� ���������������%)�)�����(��%�� ��&����)���&���������

�������)��)�����7���%�������������.�����)���������������(��%�� ��&����)��

�������2�5����������(��%�������(��2��0 ;���)���������7�������2#�01������������

��������&�� ���(�������)������������������)�������((�������(����(������.�β�=�DM;1�=��2�2�5����)���������(��)������������������������)�����������)������������

%��0������2�

��������8�

')����������������&���2����0 ;)���7������0��������������������)������2�$��

%������������������������������������2�

�������8������°�.��"�<�����9C��%��9��2����.����)U��9�*�2��

�:�������8����*��7�9��

*�+%����%�,���9C��%��9�%�����

*��7;�

*���

���������������������7M�9�)U����)U����+%����%�,�)(��

�������������%��9��2��������2���;�*���2��9��2��**�

��������8��%�.����<���9C���'��9��°�.����)U��9#�.����)(��9���2*�

���������7M�9�*�2����#�����2��#���2*�9���2�*�0L;0 ���������:�'������������8����)U��9�)U��?�1

*��;�

*����+%��%�,�)(��

�� � � �������9�*�2��?��#����2�#�9���2�*�0L;0 ��������

�������8����%��9�%�.����)U���9C����'��9�3#°�%����φ3�9�/@�

����������������1*�9��

*��7M;�β�9�*#-�')�

Page 98: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�� "�������!"�"�������� ��

*5#�

� A����)�����)��������)�������(����)�������� �����������(8�φ, ω, �%��.������ � �2�'���9���V�.�φ�9��<� � 2�'���9��V�.�φ�9���<�

� � 2'���9���V�.�����ω�9��2����� 2�'���9���V�.�'%���9���V��

� ��������8�

�2� ��°�.���φ 9���<���������9C����ω�9��2��*P����%���9���2�°��

2� ��°�.���φ 9����<�������9C����ω�9��2���*P����%���9���°��

2� ��°�.���ω�9��2����������9C����φ�9��"<P����%���9��#2#°��

2� ��°�.����%���9���°�����9C����ω�9��2��"P���φ�9��*<�

� %

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

Page 99: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*54�

� A����)�����)��������)�������(����)�������� �����������(8�φ, ω, �%��.������ � �2�φ�9���<.�ω�9��2����� � 2�'%���9��V�.��φ�9�*�<2�

� � 2�ω�9��2�������'%���9�"V���� 2�'���9���V�.�ω�9��2��*��

� ��������8�

�2� φ 9���<.��ω�9��2���������9C�������9���2�°�.����%���9���2*�°��

� �%���9���°�.��φ 9*�<����9C�������9���2�°�.���ω�9��2���*�

2� ω�9��2���.���%���9�"°����9C�������9��"2�°�.���φ 9��"<�

�� ���9���°�.��ω�9��2��*���9C���φ 9���<.����%���9��2�°��

� %

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

Page 100: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*58�

� A����)��(������������)���������� �������(����)�������� �����������(8�φ, ω, ������.�����������������������0��P���������)�����%�������� ��)�����)��������)����

� �2�φ�9���<.�ω�9��2��������� 2�'%���9��V�.�φ�9���<�����2�'���9���V�.�'%���9���V��

�2��5�����72��2������&�9���ω�;+�2*���?�ω,�9�����×��2��;�2*���9��2����0���

�����5�����72��2������ �9��&;φ�9��2���;�2��9��2�*��0������9C��'�9���°��

2��$������'%��������� ���������������'������������ ���72��2���

�����$����°�8���� �9��2"����9C���ω�9��2*���×��2"��;+�������2"��,�9��2���"!�

� MH��9�ω��+)&����)(�,�?���'��9�-H��9���'��?�ω��)( ���

� -H��9��2��#���?��2���"!���#*�2!��9�#�2**"�0L;0 �

� ω��9��2*���φ� ;+������φ� ,������%)����� �������'�2����'�������������2�

������MH�����9�#!2!�.��MH�����9���2������9C�����'�9���2#°�.����ω��9��2����

2��$����°�88���� �9��2������9C���ω��9��2*���×��2���;+�������2���,�9��2��*�

� )(��9���2��*����������)( ��9��#��2"*�0L;0 .�����)&��9���#"2�"�

�����5�����72��2��8���ω��9�E��+'��'�,�?�ω��)( ��F;+)&����)(�,��9��2��#��

������&�9���ω�;+�2*���?�ω,�9��2�#".������φ�9��2�#";�2�*!�9��2"��

A��� ��)�����)��������)�����2#8�

� �8�������9���2��°����������� 2�����9���2*°�.���ω�9��2����

� 8���ω�9��2��#�.���φ�9�"��"�<�

Page 101: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*59�

� 5�����)��(��)��������������� ������2��"�(����)���%������������������2�

��������8�

')���%�����������)��������%��)��)�������)�������������+� ��)��������ω,�����������������������φ 9����<2�5�������)��������)���8�

� �� ��%�9��*2�°��� 2�����%�9���2!°��

� � ��%�9���°�� � 2�����%�9�*2�°��

5���� ��)�����������(�����)���� �����������(���������.��������

� �72��2������&�8�����������&�9�� �9�ω�����;Eω�?��2*��F��9�����+'�%,����/2�2��

5������� ��������� ���72���2������(���ω��(�����(����'������9�'%��2�

�%

'

Φ =���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

Page 102: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5�

� ���������)��%���)����%��������%)������������������ ���J�2�$�� ��)�$�������

��°�.����2��0��.�������&��)�������!�<���� ��)�/�)�����°�.�!!�0��.�������&��)���������<2�������������K�������0����%���������������(��)��%����2�1)����

%��������(�����������(���� ������%)�3�

��������8�

I�����0��� ��� �%�������������(��%�� ��&������%����(����'%��2�1��)��)��������

�((������������������(��������0��������)�����)��������)���2�

�������������$8����°�.��φ�9�!�<����9C���'%���9���2"°��

�������������/8����°�.��φ�9���<����9C���'%���9���2�°��

� $�� ��)�$���������(���� ��.����/����(�����)����2�

� %

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

$

/

Page 103: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $� ����������������0��.���°�.�#�<�������&��)������� �����)��� )�����������

���������)������)�� ��������������(��%2�4����������������)��������#�°������������)������������������������������)�������������2�5��� ��)������(����)�������

������&��)�����������)����������(�)���������(�������0��� ����������2�

��������8�

�:�)������)�� ��8�������������*$��9��

*$�.����

*&��9��

*&�.������%��9�%��

� � � �������+)��?�%)&,��?�7�9�+)��?�%)&,��9�)U�.����7�9�)

U����)

U��

A��� ��)�����)��������)���8��������8������%��9��2���#.��)U��9�"*�

� �����4,��8�'��9�#����.�%��9�%��9C��)

U��9�!�.���

� ������������φ��:�4@%���7�9�!��"*�9�#�'7+'$��� ��!��

� �����44,��8�%��9�%�.���φ��:�55@��9C���)U��9�*�.��'��9��#2����

� ������������7�9�*��"*�9�/-�'7+'$��� ��!��

�%

'

Φ = ���<

Φ =

Φ =

Φ =

��<

#�<

��<

��

��$���44

� �

�$���4

Page 104: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $�(��%��(����������������°�.�*�<�������&��)��������)���� ��������(����

����� ��(��%���((����������������(��%�2�5��%�����������°�.�������&��)���������<�

���(��%�����������°�����)����%���9��"°�2�')������� �)�� ������ ��(����%��

����)����������������2�6����7���%�������������� �9�����0��2�5����)���%��

����������������)���������(��)���%�������(��%��������*��;�

*�������)����)�������)��

)���������(�������)��)�����;����������0 �������2�

��������8�

� �

�2:�8�'������������

������������������������:2�

D )������

#�

��

������������728� � �*���%��?��

*���%��9�+�

*���?��

*��,�%#�

���� ���72�� �*���)

U���?��*���)

U���?�D*���9�+�

*���?��

*��,�)

U�#�

N�(���������9��*��;�

*���������� ������������������������7���������

� 9C������%��?�%��9�+�?�,�%#�����9C������9�%#��%�

�%���%#�9�2*442�

���� ���7���������������������(��%��(��������

� 7U�9��D*��;+�

*���?��

*��,�9�)

U�#���E�;+�?�,F�)U�����E�;+�?�,F�)

U���

� ���9�*#�B��2"!���× #��− �2��!� × ������ ���9�#*32�'7+'$/�� ��!���

� %

'

Φ = ��<

Φ =

Φ =

*�<

#�<

��

#

�������8��

���%��9��2��*�.���)U���9�#���

�������8���

���%��9��2�����.���)U���9�����

������#8�

���%#�9��2��!��.���)U�#�9�*#�.�

�����'�%�#�9���2�°���

Page 105: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� 4����)���������������.�����������������������������������������0��.�#�°�.�����<�������&��)������.�����)��������������(��2����;�2�M�7���%����������°������������������)����������)��$�����������)����������0 ;)���.����)���������K����(����

�)��������������)����������012�')�����������������������0��2�1)��������)�������

���������������������&��)������3�

�������8�'��9�#�°�.����9�����0��.���φ��9��<.��:*���9����

�;��

� �������� �9�"2���"�0��.���&�9�φ�� ��9��2�*!�0��.�������9�����&��9�!!2*��0���

� ω��9��2*����&�����

�9��2����.��*���9�

���:*��

-'���9��2����0 ;�.���)&��9���"#2��0L;0 �

��������8�M�72�1����2����°�.���*(��9����0 ;)��9��2����*�0 ;�.���)(��9���2!�0L;0 �

������&�������(�����8������*���9��

*��.������

*&��?��

*���9��

*&��

� ω��9�+�*(��;��

*��,�?�ω��9�+��2����*;�2����,�?��2�����9��2��"��

��������8����9�����0������������&��9���ω�;+�2*���?�ω�,�9��2�*�0���

���M�%8�D*�?��

*��)���?��

*&�)&��?��

*(�)(��9��

*��)���?�

*&�)&�P���D

*�9������01�

+)���)��,�?�ω�)&��9�ω�)&��?�+�*(�)(��?�D

*�,;�

*����

� � 9��2�����W���"#2��?�+�2����*W��2!�����,;�2����9����2"�

A�0��%��8��)��.�)&�������������� �&��� ������� �����0��%�8�'��

'��������������(���'�P�'��9�5��.���� ��9��2���0���.�φ��9��&�� �

�9�5*93�

4(�%�����&��%��)��)�����)��������)����%��%���� ��8�

�������8���*&�;�

*���:�ω��9��2���.����)

T��9�*�P�����

�������8��ω��9�+�*(��;��

*��,�?�ω��9�+��2����*;�2����,�?��2����9��2��"�

6�%��)������ ���7������� ������

)T��9�)

T��?�+�

*(�)(��?�D

*�,;�

*���9�*��?�+�2����*W��2!�����,;�2����9�#"2#�

��&���ω��%��(����)������������������������φ��9�!�<�

Page 106: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3�

� ���������%����������(�������)�������2�+�,���°�.��%���=���°�����+�,��*2�°�.�φ�9�*�<2��� ��������������(��&�����)���%��������%����������������(��%�����������

)�� ��(����+�,����+�,����(����+�,����+�,2�H������.��������+�,)����(����.���7���

��������2������&���� ������������7��;�����(��%�� �������������� ������)����%����

���������������������)��������2�5����)������(�����������&��)�������(���������

�.��%�������(���������������)��)���������(�������0��� ����������������)�

�������������)���������2�

A����)�����)��������)�����2#�

� �8�%�9��2��*.���)U��9�"�2�.���φ��9���<.���'�%�9�*2�°�.���)U�%�9�#��

� �8�%�9��2���.���)U��9�"!2#.���φ��9�*�<.���'�%�9���°�.���)U�%�9�"��

�����%��C�%��%���������� ���������������4����44��������&������)��

�������44����42�1������������� ������&�� ������� � ���%��%�������

���������������

� ����4����448��$�� 2�����4����N�%.44.��)���)������(����N�%.44����44�

� ����44����48����������N�%.4��)���)����N�%.4����4�

')��(������������ ������ �������'�%�44�9�'������4��

� 4����448���7�9�)U44���)U�%44�9�"!2#���"��9�8*3�'7+'$��!��

� 44����48���7����9�)U44���)U�%4���+%��%�,)(+���'�%4,��

� � ���������9�"!2#����2��"���"2�!�9�24*�'7+'$��!��� ������������7)����9�)U4���)U�%4�9�"�2����#��9�8*-�'7+'$��!��

Page 107: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� '����(���)��������������.���������(��%�)������)�� ��.�����5� 2����2"�.�����������

����)��%���.���%�� �������������������2�°�.���<�������&��)�������������)�� �����

��������.�#�°�.���<�������&��)������2�$�����������)�� ���(���0 ;��������������

��������(��%��&��.����������)����)������������������)��)������)�� �������)��

������)���������°�2�5����)��������������(�%���������&��(�����)������.�����

��7���(��%�����)��)������)�� ������+�.�φ,�(����)��(���)������������ ��)������2�

��������������8��%��9��2����.��)U��9���!2�.��'�%���9��"°��

')������������������������°���R�'�%��������7���%����(��������)�������(��%�

)���������������#������������2�

������#8���°�.�φ�9����<�9C���%#�9��2��"�.���)U#�9���.��)(#�9�!*2���0L;0 �

�������8��2�°�.�φ�9���<��9C���%��9��2����.���)U��9��!2��0L;0 ��������

�:������#8��

� � �*��7�#�9��

*��+%����%#,�9���+�2��������2��"�,�9�5*5#�'$+�!��

�:�����8������*&.����9��

*��+%����%�,�9��

*��+%����%�,���

� � � �������9��+�2������2����,�9�5*5#�'$+�!��

�:�H������)�� ��8����������+)U����)U�,�9���+)U����)

U#,������7)(#�����������

� ���)U��9�)U��?�)

U����)

U#���+%��%#,�)(#��9��!2��?���!2����������2���#×!*2����

����� ��������9��!2!�0L;0 ��������

�����������8���%��9�%�.���)U����9C���'��9�2*-°�.���φ�9�@�

Page 108: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

�(�!��1!�!� �C�=��$ <�!���!=�������

*#�

���������)������� ��(���������(��%�%��)������� ���(��%������� ������2"�2�5���

�)��������(���������(��%�� ��&���� ����������)��������(����� ����������������)��

������2�

$�(��%��(��2��0 ;�����������#���0��.�#�������������%��)��2��0 ;����� ������#���

0��.�#���=������������(��%������ �)�� ���%��)��������)���������(��2�5����)��

���������������������)��������(��������� ���������2�

���� ��5��%8�����Φ*���:��

*�ψ���9��

*H�>�ψ��?��

*>��ψ��

� � ψ��9�)��B�)��B�'�+���B���,��

� � �����9����H�>+'��B�'�,��B�'��E���H�>���+'�;'�,�B�-���+��;��,�F�

� � �����9��2�"��+#���B���,�B��!�2��E��2�"�����*"�2��

�!�2������2#*������

#��

����F�

� � �����9�"���B��!�2���+�2��#��B��2*�!"�,�9�#��2��0L;0 �

� � ψ��9�)��B�)��B�'�+���B���,��

� � �����9����>�+'��B�'�,��B�'��E���>����+'�;'�,�B�-���+��;��,�F�

� � �����9��2!��+��*2��B��,�B��!�2��E�2!������#��

�!�2������2��!�����

#��

����F�

� � �����9�!�2!�*�B��!�2���+�2�"�!��B��2�*��*,�9����2��0L;0 �

� � Φ*���:��

*H�>�ψ��?��

*>��ψ��9��2��#��2��?��2�����2��9�43*3�')�

� �

�2:2������ �)�� ��.�������(��%.����%��0.����)���������(��2�'�����)������������

%�������)�������(�������2�

� �*H�>�9�

�*H�>

�H�>�9�

�2�

��2����9��2��0���;�P�����

*>��9�

�*>�

�>��9�

�2�

��2!!!�9��2��0���;��

� � �H�>�9��>��9��2��

���� ���728� �*H�>�)��?��

*>��)��9���

*H�>�)��H�>�?��

*>��)��>��

���������728�����*H�>����?��

*>�����?��

* ���9��

*H�>����H�>�?��

*>�����>��

���&��(���'�(�����)������ ���7�������

� �*H�>�+)��H�>�B�)�,�?��

*>��+)��>��B�)�,�9���

� �*H�>����H�>+'��B�'�,�?��

*>�����>�+'��B�'�,�9���

� �2��×��2�"��+'��B�#���B��"�2��,�?��2��× �2!��+'��B�#��,�9������

� � � '��9�-3-*#�6�

Page 109: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

� �* ���9��

*H�>�+���H�>�B���,�?��

*>��+���>��B���,��

� ��������9��*H�>�E����H�>����

'�

'����-�����H�>�F�?��

*>��E����>�����

'�

'����-�����>��F�

� ��������9��2��E��2�"������#�2*

*"�2���B��2#*�������2��F��

� � � ?��2��E��2!�������#�2*

#���B��2��!������2��F�

� ��������9����2����?��2#!��9�*2#�')+6�

� ����')������ ��������������������������������)���������� ����������

� � Φ*���9�'���

* ���9��!�2�����2�*�9�35-*-�')�

Page 110: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

$����������(�"�<��� ��������������<�%����� ����������(��%�� �����*���=.�

����0����������)������)�� ���%)��������������������&������� �������)������ ���2�

')�������������&���)��)������)�� ����������=�%��)��������(��%�������(���0 ;���2�

5����)��������(����� ������)��������(����� �����&��������)��)������ ���2�

� �2:2�H������)�� ��.�������(��%�������%��02�

� 5����'� ���$2�8�

� � � �>�8�� )���9��"#�2���0L;0 .�����

'����9�*2"��#�0L;0 �=�

� � � �>�8�� )���9�#��2���0L;0 .�����

'����9��2��"��0L;0 �=�

� � � H�>8�� )���9��#�"2*!�0L;0 .�����

'����9��#2�����0L;0 �=�

� � � H�>8�� )���9��!��2���0L;0 .�����

'����9���2#*##�0L;0 �=�

� �

���� ���728� D*�9��

*�+)���B�)��,�9��

*�∑����+)�����)��,���

� � � ����9��

*��E�2"��+�"#�2���B�#��2��,�?��2��+�#�"2*!�B�!��2��,F�

� � � ����9���

���E����!2!��?�*��2�#�F�9�-3*93�')�

� ��������)�� �8���

�������B�����9��2"�+*2"��#�B��2��"�,�?��2��+�#2�����B���2!*##,�

� ����9��2*!�#�0L;0 �=�

���� ��5���8�

� Φ*�:��

*�+ψ���B�ψ��,�9�D

*�B�'���

*�+����B����,�

� ����9��#2!#�B��!�2�����

�����2*!�#�

� ����9�28*59�')�

Page 111: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� 5����)���������%��((�������(��)��)������)�� ��������� ������2�!2�

� $�(��%��(���0 ;�����������(���<��>�������<�>�� ����������)������������������

���������)������)�� ���(����#���=���������=� �����������������������#���=2�

5����)��������(�)���������(�������)���������� ��������������)��������2�

��������8�

')���������%��((������(����%���72��2���%)�����)��%��������������)��(��%�

���������(����� ������)������������)����������2�

� � Φ*(��%�9��

*+ψ���B�ψ��,P�� Φ

*������:�D

*���+��B�

'�'�����

,�

H������)�� ������� ���72*2��8� � D*���9��

*+)����)�,�

:������(����'� ���$2���������)��)� )�'2�

� D*���9���E

���+!"�2*"�B����2"*,�?�

���+!��2!��B��**2��,F�9�����2��01�

� Φ*������:�D

*���+��B�

'�'�����

,�9�����2��+������!�2��

�#��,�9����!2*�01�

���������72!2�8� �*����9��

*����?�D

*;'��?��

* ���

$����9��.��)������������������������72�2��������������� �&�� �������������

� ���* ���9��

*+�������,���D

*;'����

����������������:���E�2��×+*2��!�B��2��!*,�?��2��×+"2*����B�*2*���,F������2�;�#���� ����������9��2���01;=�

� � � Φ*(��%�9�Φ

*������B�Φ

*����������9�Φ

*������B�'��

* ����

9����!2*�B��!�2�����2���9�"��2��

η�9�Φ*(��%

Φ*�����

�:�"��2�

���!2*�9�5*45�

� �

-����08�1�����������

����������)�&��(�����)��

(��%����� ���������2�

�#���=

� �

-�������

��

Page 112: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

��(!�,����1������

*9�

� $�������;���������������)�������������0�������� �������������������°�.������������&�������(����M�����)�%�����5� 2����2��!2�')���������������������� �&����

��������&�������(����M�����)������� �������������������������0��.���°�2�')��&��&�������%�������%)�)�����%������� ������(��%�����������%��)��)��

)�����2�')��&��&����������%)����)��������������������)�������0��.����%)�)�

�������)�����������������������#�°�2�4���)��������������������%��)��)���������%��(��)����������3�

� ���9�����0��.��'��9������.�:��9����M.��:����9����M�9�:��

� ���9�����0��.��'��9�#����.����9�����0��.��'��9����

���

� �������������������.��)�����������:�9�:������9C����1&�9���+:����:�,�

� D&�9�A����A��?�1&�����)��.����

� �������9���)�������)

�������)

�����+�������,:��

� �������9��$+)�$����)

�$�,�?��/+)

�/����)

�/�,���+�������,:��

� �/�9����9���:�;-�'��9�����2��;�2��#��!�2��9��2���!�0����

� ���9��$�?��/�9���:�;-�'��9�����2���;�2��#����2��9��2���!��0���.��

� �$�9�������/�9��2������0����

� �����(�������8����$��9��2�����;�2���!��9��2����.������/��9��2#*�"�

D&�9��2�����×��2���×�2�#�+#������,�?��2���!×#2���×�2�!�+#������,�

� ���+���������,��2����

� �������9��2�!��?��2�"#����2���9����2�"��0L�

� � ���9������������

��������

�����D&;'��

� ��������9��$+��$�����

�$�,�?��/+�

�/�����

�/�,���D&;'��

� ��$�����

�$��9��!2��!����

���2�

���2����-

�����

�2����W���

����9�!2�"*��

� ��/�����

�/��9���2"�"*����

���2�

�!�2����-

�����

�2#*�"W���

����9��2"����

� � ���9��2�����×!2�"*��?��2���!×�2"����?��2�"�;�!�2��

� �������9�5*54#�'7+6��?�5�� ���!��!��������,*�

Page 113: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*5�

� $���)������ �������)�����������������������(������������������ ��� ����������

0��.�#�°�2�')�� ����������������� ����&��&�����������M��� �����0��������� ��� ����������������0��.����°�2�')��&��&����������.�����&����������)�� �������������0����)������(�������������%)�)��)������������������0��2�')�� �������

����������������������������������������������2�'�0���)�� �������������0������

�������&�����.�������������)��(���������������������)��)���������(���(����)��

������2�

� �

��� CO2

$

/

:$��9�π*����9��2���*.���

��$��9��$�:$�

-'$��9�

����2���*�2���������2��9��2*�*�0 �

�/��9��/�:/�;-'/��9�����2��;�2���!��"�2��9��2"�!�0 �

��:��;�

$� �9��$�:��;�

$� �→��

��������������:$��9�:$�+���$�,�9��2���*+���

���,��9��2#�##����

�8�A��(��������� �����������8�������

��������������������+:$�?:/,�9�+�$-$?�/-/,'��

� '��9����+�2#�##?�2��,�;�+�2*�*�2������?��2"�!�2���!�,�9�2#*2�6�

� 1���9���:$���$�:$�

��+��;�,�9�

����2#�##�����2���*+#;�,

��9����2��0L�

� D�9��$�:�$+'��'$�,�?��/�:�/+'��'/�,�?�1���

� ����9��2*�*�2���+�*�2�������2�,�?��2"�!�2*��+�*�2�����"�2�,�����2��� ����9���2*�����2��9�/*3�'7�

Page 114: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $�����������&�����������������(�����%��)���(��������������������������������(�

��������������������2���������)�����������������)�� )���(��2���2�')���������

�����������)���� ����������=.�����0��.����������������������M��������

�������� ������ ����������=.�����0��2�')�����������%� ���0�.�����)���%��

����������� ��)�������������������������������2�1)�������)��(����������������.�

(������������)�� )������)��������������)�� ��(����)��������2�

$��9��2����.���)�9��2����� 9C� :����9�:���?�: ��9��2���

��

���)���8���9��*2�#�0 ;0���.����9��2��#�0L;0 �=.�-�9��2������0L;0 �=�

6���8���9���2����0 ;0���.����9��2���0L;0 �=.�-�9��2#��!��0L;0 �=�

�������8����)���.�'���9�����=.�����9�����0��.�:���9�:������: ��9��2�!�����

� �6���.�' ��9�����=.�� ��9�����0��.�: ��9���M�

� ����9����:��

-�'���9��2�!�*�0 .������9�

��

���9��2���"��0����

� �� �9�� �: �

- ' ��9��2�����0 .���� �9�

� �9��2����0����

�������8����.�������9�����9�����0���

���� ���78��D��9���+�������,�?�� +�� ����� �,�?��1�P������D��9���

������1��9�∫���:�9���+:��:�,����P���:��9�����-���'��9�+��-��?�� - ,'��

$�������������������(��H����

�������9������+'��'��,�?�� �� +'��' ��?�+��-��?�� - ,'������:������

��������&�� �(���'��9�92*2�6�

�����:��9�+��-��?�� - ,'�

���9��2���"���.��������)��9�

:�

$��9�*584���

���������728������∆�����9���+��������,�?�� +� ��� �,����D�

'�P������D��9���

��������9���

��?� �9��2���.������ �9��������9��2�#!�

���������������9�������'�

'�����-���

�������

�9��2������0L;0 �=�

������ ����� ��9��� ���'�

' ����- ���

� ��� �

�9��2�����0L;0 �=�

∆�����9�5*54#�'7+6�

Page 115: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*�

� $������������� ����������0�$����������>�� ���������°�.�����2�$�������������

�� ����������0�/�����������)���.���H*.� ����������0��.��������������������°�2�')���%������������� ��������%���)�0�&��&���)���%��������%� ���(����$����/.�

�������(����/����$2�')��&��&�������������� ���(��%��(����$����/��������)��

������������/����)�������0�������)��&��&���������2�')�������������/����0�������

�����������������������)���������(��2�5����)����������� ����(�����������)��

��)���������(�����������)��(��������������/2�5����)��(��������������������

���������������0�$�����)��)���������(�����;(�������0�/2�

� ��������8�

� �

A B

CO C H2 2 6

��

'��0�$8��:$�9�����.��������$��8��>�.��'$��9����°��9�#"�2��=.���$��9�������

��&���>�

�9��2*���×##2���9���2"#.��������>�

�9��2�#��×##2���9��"2�*�0L;0����=�

'��0�/8��:/�9�����.�������/�8���H*.��'/��9���°��9��!�2��=.���/��9�����0���

���%�5��%�$����/�����/��9�����0�������������'/��9�'/��9�'��

'����������������������������.����%��)������:����'�%��)�&���

� � �/�:/�9��/�-�'/��.� �����/�:/�9��/������-

�'/��

�����(������8� ���H*�/��9�

�/��/�

��9��/��/�

�9����

����9�5*355�

�/��9��/�:/

-'/��9�

������-���!�2��9��2����#�0����

�/������9��/�:/

-'/��9�

������-���!�2��9��2�����0����

��>��/��9��2�����B��2������9��2����*�0����

6�%�%�����%��0� �0%�������(��������������$�

�$��9��$�:$

-'$��9�

����×�-×#"�2��9��2������0���P���$��9��$������>��/�

�9��2����"�0����

�2:2�$8�$����>���'���������%��)�(��%����������� ���2�

���� ���728����D�:�$�9���9��$�����$�����$���

��$��?���&��)���&��

Page 116: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

��9��$����&���>�

'$�����$����&���>�

'$��?���&��������>�

�+�'$��?�'$�,;��

��9���2"#+��2����"×�'$�����2�����×#"�2�,�?��2����*�×��"2�*+#"�2��?�'$�,;��

� � � 9C� '$��9�32#*9�6�

� � �$��9��$��-'$�

�:$�9�

�2����"��-��#�*2!�

�9�455�'���

�2:2�/8��'���������%��)�(��%�������������� ���2�

D�:�/�?��/��)��/���&��9�+��

�,�/����+���,�/��9�+��

�,�>��/��?�+���,��H*�/�

���+���,��H*�/��

D�:�/�9��2����*�×���2"#�× �!�2��?����B��2����*�×��"2�*�+#"�2��?�#�*2!,;���

�����������9�/528�'7�

Page 117: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� $��2�������������.��� ��&����������&���������%���7����������$����/� �����

������������������.�����)�%�����5� 2����2���2�')������������%�����������������������

�((�������(�#���0��� �(���� ���0�� 2�����$������������)�����������/�

���������� ��������2�/��)����������������������������.���°�2�$�&��&���������/���������.������ ���������(��%�����2�')���� ����������)��������������/�

����������������� ������&���� ������ ��������������%)�����)�������(��%����2�

�&����������)������������ ���0�.�����)��&��&���������2�����������)��������������

)�� ��(����)����������)��� � ����%)����)��&��&���������2�

$ /

�H �># �

∆��$G�9�#���0��.�����$��9��/��9�������

:$��9�:/��9��2�����

'$��9�'/��9�������9����2��=�

�>��������/8��/��9��/������/��9�*���0���+�$��9������0��,�

� 5����>�.�0�9��2��!��9C��'/��9����2�+*��

����,�2��!

�2��!�9��"�2#�=�

� �/��9��/�:/�;-�'/��9�*���2�;�2��#��"�2#�9��2��*�*���

� �$��9��$��9������2�;�2��#����2��9��2��!�**��0����

� D���9���9��������� ∑

���������?���9��$��

�:��$+'��'$�,�?��/��

�:��/+'��'/�,�9���

����2��!�**�×�*2�#×�2"�*+'�����2�,�?��2��*�*��×##2��×�2*��+'���"�2#,�9���

� � ���&������'��9���!2��=�

� ���9���2�**��*�2��#���!2�;�2��9�"!!2#�0���

� �$��9��2�!"�×"!!2#�9�#""2!�0���.� �/��9�������$��9����2��0���

��$������$��9��*2�#�2��#���+

��!2�

���2�,����2��#�����

#""2!

�����9�#2����0L;0����=�

��/������/��9�##2���2�#����+

��!2�

�"�2#,����2��#�����

���2�

*���9�"2"�#*�0L;0����=�

� ∆�6�'�9��2��!**�×#2����?��2��**��×"2"�#*�9�;5*28-4�'7+6�

Page 118: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*3�

� $������%�����&����������������������������(��%�)������)����(�������������������8�

��°�.���<�������&��)������.�����)��������(�����;�2�$����������&������������

��������)�����������������8���°�.���<�������&��)������.�����)��������(�����;�2�

M�7���%����������������������8���°�.�����)��������(�#���0 �����)���2�$���� �������&�����(��%��������)����������������#8�#�°�2�����������)��������&��)��������(��)��

�����(��%�����)��������(�)���������(�������)������2�

$�����8���9�����0���

�������8�'��9���°�.�φ��9���<.��:*���9����

�;��

� ��� �9��2��"*�0��.�����&�9�φ�� ��9��2�����0��.��������9������&��9�!!2�""�0���

� ��ω��9��2*����&�����

�9��2���"*�.�����*���9�

���:*��

-'���9��2�����0 ;��

� ���*&��9�ω��

*���9��2���!#�0 ;�.����)&��9�) ��9����!2"�0L;0 �

�������8�'��9���°�.���φ��9���<.����:*���9����

�;��

� ��� ��9��2�����0��.�����&�9�φ�� ��9��2#*""�0��.�������9������&��9�!!2����0���

� ��ω��9��2*����&�����

�9��2���!��.�����*���9�

����:*���

-'���9��2�*�*�0 ;��

� ��*&��9�ω��

*���9��2��*!��0 ;�.����)&��9�) ��9�����2��0L;0 �

�������8��M�7��2�'��9���°�.�����*(��9�#���0 ;)��9��2�����0 ;�.����)(��9�#��0L;0 �

������#8��'#�9�#�°��

������������72����8�����������*�#�9��

*���?���

*���9��2�!##�0 ;�.��

������������72�%����8������*&#�9���

*&��?��

*&��?��

*(��9��2���!*�0 ;��

� ��ω#�9��*�&#

��*��#�9��2�����9��2*���

�&#���&#

��������→ ��&#�9��2����0���

� �� #�9�"2��#�0��.����φ#�9��&#� #

�9�5*#83.���)&#�9�) #�9���"#2��0L;0 �

���M�%8�D*�?��

*��)���?��

*&�)&��?��

*��)���?��

*&�)&��?��

*(�)(��9��

*�#)�#�?��

*&#)&#�

� D*�9��2��#+�2�!##��#�����2������������2�*�*����,�?��2���!*����"#2��

� � ���2���!#�����!2"����2��*!�������2�����2������#�2��� ���9��2##�')�

Page 119: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*-�

� I���)�&��K����%��)�������)���������%� ��%�����������������%��)���°�.�φ�9�*�<.�+�,2�')������.�����1.�)������)���������#!°�.�+�,.� ��%������)��� )������)����%)�����)������ ���������������+�,.�����)���(��%��������)�����%���%�%)�������

����������°��+#,2�5����)��������&��)�����������������.��)��)���������(�������

0��� �����(������������)������.��)������(��%�����.�����)����������(�%�����

�����������)��%���%.��(����2�

')�� ��%�����)������)���������������������(��)�������������������)��� ����

�)��� )������� ��������������������������������.�(������������ ����#2�

� �����8����°�.��*�<�����)����9C���%��9��2���#.���)U��9�*!�0L;0 ��������

�� �����8���%��9�%�.�'����9C���φ2�:�-@.���)U��9�!��0L;0 ��������

�:2�������8��

� ��%��9�%�P����7�9�)U����)U��9�!����*!�9�#�'7+'$��� ��!��

� � � �*��9�D;7�9��2�;�*�9�5*592�'$+��

�:2�������8�����%����%��9��*��7;�

*��P������

*��)U��?��

*��7�)(�9��

*��)U����

� �����8�φ�9����<��9C��'��9��,��%�:�3*8°�.��%��9�5*598�

� ����#8�φ�9����<.�'#�9C��%#�9��2���*��

� �*��7�9�+%��%#,�

*��9�+�2��!���2���*�,�2��!���9�5*4#�$+��

4(��)���������� �������(������X�����������)���%�� ���

� ) ��9���#�2�.���) ��9���!�2�.���� ��9��2��".����&��9��2"���.��

� � ��9���2�.���%��9��2���"".���%��9�%��.����&��9��&��

� ��φ��9��&�;� ��9��#2#<.���)(��9���#.�

'��������������(������ ��������������������������2��

� '��9���°�.��%��9��2��.���&#�9� #�9��2"���0��.��

� %#�9��2*���2"��;+�����2"��,�9��2�������

Page 120: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*#�

� ��������%�����������(���������J����� ������� ���%������������)����������

����� �%�������������� �����������P�����5� 2����2��*2�')������������

�������������&�������&����� ��������� .����%)�)�������(��)��%����������������

������)���(���� ����������)�2����������)���������)�%�����5� 2����2��*.����

%)�)������0 ;���(�%����%����������°��(�����)������������������)�������(��)��

����� ���%�������)�������%��������&����)�� �����������°�2�')���������� �����

������������)�� �������������0��.���� �� ��������������(���°�������%��� �� ��������������(���°�2�')���������������&����)����%������!��0��.���°�.����������&��)��������(���<2�N����������)����7����������(��%�������(�������.�����)��

(��������(��)�������� �%������)����&�������������������2�

� �#�9�!��0���

'#�9�������

φ#�9��2������9�����0���

'��9�������

1/'��9�������

1

2 3

4

LIQ H O 2

$���?�&��2

$���?�&��2

'��9�������

�*��9������0 ;��

'��9�������

� �

������

2 2 '

�M4D�46�

'�′�9�������.����φ�′�9��2��

%�′�9��2*��×�2��"*

�����2��"*�9��2��""��

%��9�+)��′�)��,�?�%�′�)5��′

)&����)5�′�9�

�2����+�����,�?��2��""��#""2"���#2#���#�2�

��9��2��##*�

� �&#�9��2���×�#2�#*�9��2*�!.���%#�9��2*���× �2*�!

!���2*�!�9��2��#�*�

� ����2�����8��*���9��

*�#�9��

*�.�������

*��?��

*&��9��

*��?��

*&#�

� �����������������*��9��

*��?��

*�+%��%#,�������������������9��

*�;�*��

� ������%8��*�)��?��

*�)���?��

*&�)&��9��

*�)��?��

*�)�#�?��

*&#)&#�

� ���������� )��?�+)���)�#,�?�%�)&��9�+��?�%����%#,)��?�%#)&#�

� ���+)��)�,�9�)�#���)���?�%#)&#���%�)&����+%#�%�,)��

� �+��#2�����2!*,�9��2��#+�����,�?��2��#��*���*2��

� � � ���������2��#�#*���#2#����2������2!*�

� ����9��*�;�*��9��2��������→�������

*��9�8*4�'$+��

� �*��9��

*��?��

*�+%��%#,�9�����������2"�2�����9�!��2"�

∆�*;�*��9�5*5#2�

Page 121: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*4�

� $� ��������������������������(�����0��.���°�.���<�������&��)������2�$�������

��������(������������0��.���°�.�"�<�������&��)������.������� �������� ��(�����

����� ���������������������������������������������������������)���������

��������(�%���������)��������)������������� ��������%��)��)��������������

�� �������������2�1)�������)���������(��)���%��(��%������3�'��%)���������������

������)��(������������ ������3�

COOL

LIQ H O 2

-Q = 0MIX .

. -QCOOL

MIX

1

2

3 4

5

���9��

��9�����0���

'��9�'

��9�������

φ��9�φ

��9��2��.�φ

#�9��2��

���9����.�'

��9�������

φ��9��2"��

�&��9��

&��9��2��2*���9��2��#�0�����9C���%

��9�%

��9��2*��×

�2��#

�����2��#�9��2�����

� �&��9��2"�2��"�9��2!��!�0�����9C���%

��9��2*��×

�2!��!

�����2!��!�9��2���*�

�2:28������ �)�� ��8������������)�������(��%�������������9����;�

����

� ���2�����8�����%��?���%

#�9+�?��,%

��

� ���� ���728� )���?�%

�)&��?��)

�#�?��%

#)&#�9�+�?�,)

���?�+�?�,%

�)&��

� ���→��2����?��%#�9�+�?�,��2���*�

� ������������9��

��

���

�9��2�����2���*

�2���*�%#

�.������%��)������%#�9��2*����

��#

������#

� ���2��#×���2��?��2���×��*�2��?��×�2��#×'#�?���%

#)&#�

� � �9�+�?�,�2��#���!*2���?�+�?�,�2���*��#�2*�

� �������������E�2��#×'#�?�%

#)�#�����!2�F?��*2��9���

� $������'#�9�-���������→��

�#�9��2�"��.���)

�#�9�����2��

� %#�9��2*���2�"��;+�����2�"��,�9��2�����

� � ��9����;�

���9�

�2�����2���*

�2���*��2�����9�5*4#5#��

� �2"*�*E�2��#×�"�2��?��2����×����2������!2*F�?��*2���9���2#��≈������>=�

Page 122: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*8�

� $����������� ������ ������������(����)��������������&����(���� ���(��������

�)������ ��%���)��� )��� ��������&���������� ��(������2�$� ���������+"!<������ ��.�

��<���� ������������� ����,���������������������������������������.���������

�� �������������������°�.�����)���(���)��� )��� ������(�)����%���������

(� �����)���������&����� ��� ���� ��.�����)�������������&�� ��������0��.���°�.���������������<���� ��2�')��� ��� ����� ������ ����((��)��� )��)��(� ���%�����

���#��0��.���°�.������&���������2�$�������)������������ ����&���� ������

��� �����������������)���������������������������������)��(� ��� ����2�

� $�9�6���P����/�9�>�� �

� 0.79 A + 0.21 B

P 1 = ?

1 2

3

0.1684 B

0.79 A + 0.0416 B(0.79/0.95)

MIX 5 % O 2

���9�����0���

���9�#��0���

$���'�9�������

� M����$��9��/��9������'�9�������O����

� � ���4G���9���?������$�-������$�����/�-

������/��

� � ���4G���9���?�����-�����+��;��,����$�-

������$�����/�-

������/��

� �����/8����������9�����-�����+��;��,�

� 5����*�����9��

*�����?��

*�����

� � -� E��2���*����+��;��,����2"!�����2!�����2�#�*�����2���

� � � ����2�*�#����+��;��,�?��2"!�����2"!�?��2�������2��F9���� �2���*����+��;��,�?��2�*�#����+��;��,�9���2�#���?�#2*������������9���2�#���

� ����������9�3�'���

� 5������C�����������%��%����)�&���������� �������������∆�*�C���

Page 123: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*9�

$��)����(��������&�����(��%��(��2���0 ;����������������.���<�������&��

)�����������)�%�����(� �������2���2�4�����������%����������������(��%���&���

�)���&�������������)���)��������� ����������(��%���&����)���������2�')��

���������(�� �����������������-����%��)�����&����������������������(��������

�����������������������(��*���0��2�5����)����������(���7���%���������&��

����)��)���������(�������)������� �������2�H�%���)�����������%��0����

����3�1)�������)��(�����������������������������������&��)������3�

� ��������8�

� ')����������)��������������(�� ������������%��)�-���2�')�����������)������

(��%�����������)��� )��)���%��)���������(�����������2�')������� ��(��)���������

���&��� ���)����(�� ����������������)�����7�����������������(�%��0��)���

����������)�������>�2�

-�(�� �����������8�

� �������8����9�������)��9����2"��0L;0 .�����9��2!�!"�0L;0 �=�

� �������8�����9���.����)��9��"*2"��0L;0 .���'��9������

� �������8�����9��2�.���)��9�)(�9�!*2���0L;0 .����+'��9�#�2"°�,�

� ������#8��)#�9�)���������#�9����

C

34

1 2

WC

Air

in

Air sat. 20 C Air

ex

R-22Evaporator

R-22Condenser

o

'

��

#

��

��'��9����.�����9��*���0���

6�%�%�� ���

� %��9�)��B�)��9��"*2"��B����2"��9���2���0L;0 �

� 7H�9�)��B�)��9��"*2"��B�!*2���9����2��0L;0 �

� 7M�9�)��B�)#�9����2"��B�!*2���9����2���0L;0 �

5����)���������������������������)�����)��������)���2�

Page 124: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

� $��������8����%���9��2��!.���)U���9�!*�0L;0 �������.��'�%�9��#

����C������

� $�����8������φ�9����<.��%���9��2��#�.���)U���9�""2�.����)(�9���2!#�+/2�2�,�

6�%����)������������+(���%����,�������� ���7��������(����)������� ��������

� �*��7�9��

*����+%������%��,�9��2���+�2��!�B��2��#�,�9�5*555-�'$+��

� D*����9���

*���+�)

U���/�)

U��,�/��

*��7)(�9��2��+!*�B�""2�,�B��2��������2!#�

� ����������9�3*-24�')�

6�%��)��)������(�����)��-��������)���

� D*)����9�D

*����+7H�;�7M,�9�#2��"�+���2��;����2��,�9��2�*"�01�

����)������������%��0�����)�� �������(��)���%��

� 1*��9�D

*)������D

*����9��2�*"�B�#2��"�9�5*42�')�

���� ���72�(����)������(��%� ��� �)�����

� D*)����9��

*���+�)

U���/�)

U��,���⇒����)U���9�)

U���?�D

*)����;��

*����

� )U���9�""2��?��2�*"�;��2���9�!�2*�0L;0 ������������������%���9�%���

M���������������)�����)��������)����

� � '�9�#�������������φ�9���<�

� %

'

Φ = ��<

Φ =��<

��

�� �# #� �

Page 125: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*25�

� $�����M�������������0���������6�� ����������0�������� �����������������

��°�2�')�����0����������� ����&��&�������������������(��%�� ��>������2�����.�

!�°�2�$����������(���<�6�.���<��>�� ��������)���� ��� ������ �������� �

�)��&��&���������%�� ��>��(��%�������������������������������������)�����

������)��&��&�2�1)�������)����������3�')�����0��&������������������� �����

�����������2�5����)��������������)�� ��(����)���&������������2�

� CO2

N 2

i

:�9�����M.����9�����0��.���'��9�'��9�������

���9��2�����.���'��9�!�����

������������$���������8��6��9���>�

�9��2���

������>��9����6�

�9����6��9���:;-

�'��

�������������9����W�2�;�2��#�W�!�2��9��2����"�0�����

�����9��2��*�#�0����

� ������%8���)���9����

��������

���.��(������������(��)�����

� �������'��9�+���

�:��?���

�:��,'�������

�:��'��

� ���/������9��������� →������'��9��

�:��'��?��

�:��+'��'�,�

� ##2���2�#��*�2��9�##2���2*���'��?���2����2"#�+'���!�2�,�

� ���'��9��!*2"�=�

� ���9���-�'�;:�9��2��*�#�2��#��!*2";�2��9�-2�'���

� ��������'��9�'��9��!�2��=�

� ���9���× '�;'��9����× �!�2�;�!*2"�9�#���0���

� D���9�����:��+'��'�,�9��2��*��#+�2���2����2"#��

� � � � �?��2�×##2��×�2*��,+�!�2���!*2",�9���!2#�0L�

� ∆�6�'�9������������

��������

�����D��;'��

� �����������9���E+���>�

,�������F�?���E+�

�6�,�����

��F���D��;'��

� �����������9��2����"+##2���2�#�������!�2�

�*�2�����2��#�����

�2�×#������

,�

� � �������?��2����"×+����2��#������2�×#�����

�,�����!2#

�!�2��

� �����������9�?�2�*���?���?��2�����9�;5*923�'7+6�

Page 126: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� $�������;������������%��)��������������� �����������������������������������

0��.��2�����&���������������2���0 ��(���7���%����.���������� �����������������

��°�2�')������������������2����.�����)������� ���������������06;�2�')����������

�������)�� ����&��&������������(��%�� ���������������0��.���°�2�')��&��&����������.��������(��%��������)����������������)��������������)�������0��.����

%)�)��������)�����������������#�°�2�N����������)��������&��)�����������)��(�����

�����.��)��������(������������ ��)�������������)��%��0��������� ��)��������2��

A+V

i

DRY AIR��

���9�����0��.�'��9�������9�'�.�:��9��2���

�.��

�M4D���9��2���0 .���$��9��2����.���0��9����06;��

���9�����0�����������9�����0���

'��9��������������'��9�#��

���

���9����?�+0�;$�

�,+:��:�,�

����9�����?�+��;�2��,+:���2�,���→���:��9��2�*����

� φ��9��2������+������%��9��2*��×�2��!;��"2**�9��2�����*,�

� �&��9��&�:�

-&'��9�

�2��!�2��2#*�����!�2��9��2����"��+�9�%��$��,�

� $�����������7��������������

� �&���9��&���?��M���9��2���"��0 �

� →��&��9��&-&'�

:��9�

�2�����"��2#*�������2��2�*

�9�*2����0���

� ��,��φ��9�*2���

"2��#9�5*882�

� � ,���$��9��$�:�

-$'��9�

��"2**�2��2��"�!�2��9��2��!��

� ��������$��9��!�2#"!�2�*�2��"���2� 9��2��!*�

� ��������$��9��$�����$��9�5*398�'$�

� ��,���1�:�9�⌡⌠��:�:��

�+��?��,+:��:�,�9�

�+���?���,+�2�*��2�,�9�-*#�'7�

Page 127: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*2�

� ���������)�����&�������� ����������������������������)��)���������(��2��)�%�

�)����)�����������������&��������)���������%2�

� �,�D�:�9��$�)$� ���$�)$� � �$�)$� ? �&�)&����&�)&�����M�)M������:� ? ��:� ? 1�:�

� �������� �9��2��!*�2��#���2�����2��!��2��#�!�2��

���2#�!��2��#���2��?��2����"���"#2��

� � ��������2���"�����2#�B��2�����2!�������2�*�?�����2��?���2*�� �������� ��9�/2*38�'7�

� ,�∆��:�9���������9��$��$�����$��$��?��&�&�����&��&�����M��M���

� ���∆��A--�9���D�:;'�����$��$��

� ���∆�6�'�9��$��$�����$��$�����$��$��?��&�&����&��&�����M��M����D�:;'��

� ���������9��$�+�$���$�,�?��$�+�$���$�,�?��&�&����&��&�����M��M����D�:;'��

� ����$�����$��9��2��#�������2�

���2�����2��"����

�!�2#"!

���9�?�2��**�

� ����$�����$��9��2��#�������2�

�!�2�����2��"����

���

��"2**�9���2�*���

� ����&��9�������-&����φ��9��2��*!����2#*��������2����9��2��#��

� ����&��9�������-&����φ��9��2**"��B���9��2**"��

� ����M��9��5��9��2�!**�

→�∆�6�'�9��2��!*�+?�2��*�,�?��2��!��+��2�*��,�?��2���"�×�2��#��B��

� �����������2���"��2**"��B��2���2�!**�?��2#�;�!�2��� ��������9�;5*5�'7+6�

Page 128: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

*22�

� ')��������������� � ���&�������&������� ������� ������2����������(��� ��

��� ����)����(�������������� �(�����)��%���������������� �������2�')���

�)����(�����������)��&������)�%�����5� 2����2���� ������ ����������

��������.�%)�)�� ��� ��%�����������������(���������� �����)������)�� ��2�')��

������������ �������� ��)����� �����)����)��������(��)�����������&���)��

%��������2�')������������������0����&���%)���������)����������������������)��

�� ���2�����������)��������&��)��������(��)����������������������)����������

������#.�����)��)���������(������������������(������)����������� ��������������)��

)����������2�

������������������5� 2����2���.�������� ����*2�

� $���������.������8���:��9�φ�����9��2��×�2*���9��2*��#�

� ��������������������%��9��2*���2*��#;!�2���9��2����*��

� $��'��9������8�������%��9�%��9�%�;��9��2����#�

�&�������&������� �����������������#.�%)����'#�9������

$������72���2��8���������%�+)&����)(#,�9����$+'#���'�,�?�%#�)( #�

� ����2�����#�+��#"2������2!,�9��2��#+�������,�?�%#�× �#�#2��

� ���%#�9��2��"#�9��2*���× �&#�;�+�������&#,�

� ����:#�9��2�"*�0��.���φ#�9��2�"*�;��2��!�9�5*-52�

5����%�� ���%��)��(��%� �0�%��)�&��

� $��'��9������.���%��9�%#�9��2��"#�

�&�������&������� �����������������*.�%)����'*�9������

� ���%�+)&����)(*,�9����$+'*���'�,�?�%*�)( *�

� ����2��"#+��#"2������2!,�9��2��#+�������,�?�%*�× �#�#2���

���9C����%*�9��2��!�#"�

5������ ����)������)�� ��.�

� ����*$��9��

*$��9��

*$*�9��

*$"�9��

*$.��� $����%��9�%�.���%*�9�%"�

�����%������'"������0��%������)������ ���7�������

� ������)$��?�%�)&��?�)$*�?�%*)&*�9�)$��?�%�)&��?�)$"�?�%")&"�

� ���

� ���������$'"�?�%*+)&"���)&*,�9����$+'��?�'*���'�,�?�%�+)&����)&�,�

� ������2��#�'"�?��2��!�#"+)&"�������2�,�9��2��#+*��?��������,��

� ��� � � � ���?��2�����#+�*�!2*�����#"2�,��9���2��*�

Page 129: solution manual for fundamental thermodynamic sixth edition chapter 12

� � � ������ .�/�� ��00�����&���1�����

/����������������.���'"�9��#2"���.���)&"�9��*��2��0L;0 �

5����)��)������"��.���%��9�%".�

D*;�*$�9����$+'����'",�?�%"+)&����)&",�

� ���9��2��#+������#2",�?��2��!�#"+�*#�2"����*��2�,��9�-*8�'7+'$��� ��!��