Responda o que se pede:
Para um volume de controle com uma entrada e uma saída sob regime permanente, a entropia específica na saída deve ser
que a entropia específica na entrada, se não houver troca de calor.
Para um volume de controle com uma entrada e uma saída sob regime permanente, a entropia específica na saída deve ser
Passo 1
Neste exercício, vamos examinar um volume de controle com uma única entrada e uma saída, operando em regime permanente. O tema principal envolve a termodinâmica, especificamente a entropia em sistemas de fluxo. Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de energia, primeira e segunda leis da termodinâmica, e como a entropia se comporta em processos sem troca de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um volume de controle: é uma região imaginária através da qual a massa e a energia entram e saem. No regime permanente, as condições dentro desse volume não mudam com o tempo, ou seja, tudo está estável.
Como não há troca de calor com o ambiente (processo adiabático), podemos dizer que não há transferência de energia térmica para dentro ou para fora do sistema.
Passo 3
Agora, aplicando a primeira lei da termodinâmica (conservação de energia) para um sistema aberto, sabemos que a energia que entra deve igualar a energia que sai, mantendo o sistema em equilíbrio.
Mas a segunda lei da termodinâmica nos diz que a entropia de um sistema isolado tende a aumentar em processos naturais. Entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade no sistema.
Passo 4
Mesmo sem troca de calor, se houver irreversibilidades dentro do sistema (como atrito ou dissipação), a entropia interna do sistema aumenta. Isso significa que a entropia específica na saída será maior do que na entrada, pois houve geração de entropia dentro do volume de controle.
Resposta
A entropia específica na saída deve ser maior que a entropia específica na entrada, se não houver troca de calor.