Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 157
157. Um ferro de é deixado sobre a tábua de passar com a base exposta ao ar a . Considerando que a temperatura da superfície do ferro é de , determine a taxa de geração de entropia durante esse processo em regime permanente. Quanto dessa geração de entropia ocorre no interior do ferro?
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.
Passo 2
Em seguida, tomamos o ferro como o sistema, que é um sistema fechado. Considerando que o ferro não sofre alteração em suas propriedades em operação constante, incluindo sua entropia, o balanço de entropia na forma de taxa para o nosso caso fica do seguinte jeito...
Agora, vamos reescrever a fórmula da entropia como a divisão da quantidade de calor reversível pela temperatura. No caso da taxa de entropia, temos que é a taxa de calor fornecida pela temperatura.
Como o processo ocorre em regime permanente, então...
E a quantidade de taxa de energia na entrada, obviamente não iremos considerar nesse cálculo. Já que refere-se a taxa de entropia no interior do ferro, e não a gerada durante o processo em regime permanente.
Sendo assim, ficamos com...
Substituindo os valores numéricos correspondentes, obtemos que... Não esquecer que a temperatura precisa estar em , hein!?
Passo 3
Agora sim nós queremos a taxa de geração de entropia no interior do ferro. Sendo assim, basta dividir a taxa de energia do ferro pela temperatura na base, que precisa estar em :
É importante ressaltar que apenas um terço da geração de entropia ocorre dentro do ferro. O restante ocorre no ar ao redor do ferro, à medida que a temperatura cai de para sem servir a nenhum propósito útil.