A Figura P6.71 mostra um sistema que consiste em ar em um reservatório rígido equipado com um agitador e em contato com um reservatório térmico. Por meio de aquecimento e/ou agitação, o ar pode alcançar um determinado ne temperatura de a , através de formas alternativas. Discuta como o aumento na temperatura do ar poderia ser alcançado com (a) geração de entropia mínima. (b) geração de entropia máxima. Admita que a temperatura na região da fronteira onde ocorre a transferência de calor para o ar, , é a mesma temperatura do reservatório térmico. Considere . O modelo de gás ideal é aplicado para o ar.
Passo 1
Vem comigo que rapidinho resolvemos essa questão!
Começamos o nosso problema aplicando um balanço de equilíbrio de entropia:
Escrevendo a equação para a variação de entropia em função de calores específicos constantes:
Por possuímos um tanque rígido, o volume permanece constante:
Assim:
Substituindo na equação do equilíbrio de entropia do Passo 1:
Sendo:
Assim, quando a geração de entropia aumenta , diminui e vice-versa.
Passo 2
Letra a)
A partir dos resultados obtidos, percebemos que a geração de entropia mínima, corresponde ao aquecimento em toda a extensão seguido pela agitação.
Passo 3
Letra b)
A partir dos resultados obtidos, percebemos que a geração de entropia máxima, corresponde a nulidade da transferência de calor, sendo o aquecimento apenas ocorrendo pela agitação.