44- Uma peça de ferro, com massa de 2   k g , foi aquecida de 25   ° C (temperatura ambiente) até 400   ° C .

Sabendo que foi utilizada uma fonte térmica a 600   ° C nesta operação, determine qual foi a irreversibilidade neste processo de aquecimento

Passo 1

Você se formou, entrou em muitas industrias e áreas da mecânica e por hobby passou a fazer armas brancas aí você entrou no melhor reality show da história da humanidade chamado FORJADO NO FOGO

E por uma questão de otimização da prova que você vai fazer você precisa saber a irreversibilidade da espada que você vai modelar que pesa leves 2   k g .

Pegando as propriedades do ferro na tabela A . 3 temos:

C = 0.42   k J / k g K

É, teve que pegar do ferro fundido mesmo, o que quebrou nosso meme já que espada de ferro fundido é meio zoado demais hahahah

Então sabendo que ela vai de 25   ° C até 400   ° C , o calor que é fornecido a esse ferro é de:

Q = m C Δ T = 2 × 0.42 400 - 25 = 315   k J

Passo 2

Aí o próximo passo para calcular a irreversibilidade é pela entropia gerada, que será dado por:

S g e r a d a = m s 2 - s 1 - Q T

Onde s 2 - s 1 = C ln ⁡ T 2 T 1 , sendo essa uma aproximação bastante boa para sólidos. Logo:

S g e r a d a = m C l n T 2 T 1 - Q T

S g e r a d a = 2 × 0.42 ln ⁡ 400 + 273 25 + 273 - 315 600 + 273 = 0.323   k J / K

Onde a temperatura da fonte que gera toda essa entropia é a fonte de 600   ° C

Passo 3

Agora para calcular a irreversibilidade temos:

I = T 0 S g e r a d a

Onde T 0 é a temperatura ambiente que está a 25   ° C , logo:

I = 25 + 273 × 0.323 = 96.4   k J

E graças a essa conta e toda a experiência que você adquiriu durante sua carreira você foi capaz de forjar a espada mais linda da humanidade que é:

Zeldinha nosso de cada dia!

Muito obrigado pela atenção e até a próxima

Resposta

I = 96.4   k J

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