Uma planta de potência possui um turbogerador, operando em regime permanente, com um eixo girando a e um torque de , conforme ilustrado na . O turbogerador produz uma corrente de para uma tensão de alimentação de . A taxa de transferência de calor entre o turbo gerador e sua vizinhança está relacionada à temperatura da superfície e à temperatura inferior ambiente , e é dada pela relação , em que , e .
(a) Determine a temperatura , em .
(b) Para o turbogerador como o sistema, determine a taxa de geração de entropia, em .
(c) Se a fronteira do sistema está localizada de modo a abranger uma parcela suficiente da vizinhança próxima, para que a transferência de calor ocorra à temperatura , determine a taxa de geração de entropia, em , para o sistema estendido.
Passo 1
E aí, tudo bem? Bora matar essa questão, mas para isso vamos pra nossas considerações!
Pra facilitar nossa vida vamos considerar a turbina e o Turbo gerador um único sistema
Temos que o sistema é fechado sobre regime permanente
A temperatura externa é uniforme para todos os pontos do Turbogerador
A transferência de energia ocorre no sentido das setas indicadas no esquema
Vamos fazer um esqueminha para o problema!
Passo 2
a)
A temperatura pode ser calculada de acordo com o balanço de energia do sistema, assim temos:
Agora vamos calcular cada item individualmente:
Agora pra matar esse tópico
Passo 3
b)
Agora vamos fazer o balanço de entropia!
Passo 4
c)
Agora pra matar de vez vamos fazer o balanço de entropia considerando a vizinhança!
Lembrando que com o passar do tempo a temperatura de superfície tente a temperatura de vizinhança:
A entropia aumenta para o sistema incluindo a vizinhança pois inclui a irreversibilidade do sistema!
Isso é tudo pessoal, conseguimos mais uma! \o/
Resposta
a)
b)
c)
A entropia aumenta para o sistema incluindo a vizinhança pois inclui a irreversibilidade do sistema!