Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 214
Um elemento de aquecimento elétrico de 1.200 W cujo diâmetro é 0,5 cm está imerso em 40 kg de água inicialmente a 20 °C. Considerando que o recipiente de água é bem isolado, determine quanto tempo levará para que esse aquecedor eleve a temperatura da água até 50 °C. Determine também a entropia gerada durante esse processo, em kJ/K.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Bem, inicialmente assumiremos que:
1.A água é uma substância incompressível com aquecimentos específicos constantes.
2. A energia armazenada no recipiente o aquecedor é insignificante.
3 A perda de calor do recipiente é insignificante.
Então, tomando a água no recipiente como sistema, que é um sistema fechado, o balanço energético pode ser expresso como:
Para este sistema:
Que pode ser reescrito como:
Obs: o calor específico da água a temperatura ambiente é (tabela A-3).
Substituindo os valores, temos que:
Passo 2
Mais uma vez, pegamos a água no tanque para ser o sistema. Observando que nenhum calor ou massa atravessa os limites deste sistema e se o conteúdo de energia e entropia do aquecedor for insignificante, o balanço de entropia pode ser expresso como
Então, a entropia gerada durante esse processo é:
Obs: É importante sempre deixarmos os valores de temperatura em Kelvin, para evitar erros bobos.
Resposta
Portanto: