Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 142
142. Nitrogênio a e é comprimido por um compressor adiabático para e . Calcule a geração de entropia para esse processo, em
Passo 1
Olha só! A primeira coisa pra resolver esse problema é verficar as condições dele, se são estáveis ou não?
Pra nossa imensa felicidade, existem condições operacionais estáveis.
E agora, vamos dar destaque a alguns pontos importantes que podem ser percebidos no nosso enunciado...
Primeiro, o compressor é bem isolado, de modo que a perda de calor nos arredores é insignificante.
Segundo, mudanças nas energias cinética e potencial são insignificantes.
E por último e mais importante. Em nossos cálculos, iremos considerar que o nitrogênio é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes.
Passo 2
Bom! Precisamos de uma temperatura de referência, para olharmos a tabela na nossa bibliográfia. Por isso, vamos tirar a média entre as temperaturas final e inicial...
Essa temperatura deve ficar em ... Logo:
Desse modo, consultando a bibliografia , temos que o valor do calor específico à pressão consntate em vai valer...
E o valor da consntante , é dado por...
Em seguida, tomamos o compressor como o sistema, que é um sistema fechado. Considerando que o compressor não sofre alteração em suas propriedades, incluindo sua entropia, o balanço de entropia na forma de taxa para o nosso caso fica do seguinte jeito...
Como o compressor é adiabático, então...
Sendo assim, ficamos com...
Considerando que o fluxo de massa na entrada é igual ao de saída...
Passo 3
Mas como não temos o valor dessse fluxo de massa, bora substituir a taxa de entropia por unidade de massa...
Desse jeito...
Como isso aí nada mais é do que uma variação de entropia, então vamos reescrever essa fórmula do seguinte jeito abaixo...
Onde:
Substituindo os valores numéricos de cada variável...
Finalmente obtemos nossa resposta!