Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 27
Uma bomba de calor completamente reversível produz calor a uma taxa de kW para aquecer uma casa mantida a °C. O ar exterior, que está a °C, serve como a fonte. Calcule a taxa de variação da entropia dos dois reservatórios e determine se essa bomba de calor satisfaz a segunda lei de acordo com o princípio do aumento da entropia.
Passo 1
Fala, parceiro (a)!! Nesta questão devemos calcular a taxa de variação da entropia e determinar se essa bomba de calor satisfaz a segunda lei de acordo com o princípio do aumento da entropia.
O Princípio do aumento da entropia nos diz:
‘’A entropia de um sistema isolado durante um processo sempre aumenta ou, no caso-limite de um processo reversível, permanece constante’’.
Passo 2
Como a bomba de calor é completamente reversível, a combinação do coeficiente de performance, primeira lei e escala de temperatura termodinâmica fornece:
Logo, a energia necessária para acionar a bomba de calor, de acordo com o coeficiente de performance, é:
De acordo com a primeira lei, a taxa na qual o calor é removido do reservatório de energia a baixa temperatura é:
Passo 3
Agora devemos calcular a taxa na qual a entropia dos reservatórios de alta e baixa temperatura mudam.
Alta temperatura:
Baixa temperatura:
Passo 4
Por fim, a variação total da entropia neste sistema é:
Logo, concluímos que a bomba de calor é completamente reversível.
Resposta
Como , temos que a bomba de calor satisfaz o princípio do aumento da entropia.