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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 84

Um trocador de calor fabricado com alumínio e com massa igual a 5   k g contém 2   k g de fluido refrigerante   R - 134 a . Inicialmente, a temperatura do R - 134 a é - 10   ° C . Transfere-se 220   k J de calor de um reservatório térmico a 100   ° C   para o conjunto e espera-se que o conjunto atinja o equilíbrio térmico. Admitindo que o fluido refrigerante se encontra como líquido no estado final, determine a geração global de entropia no processo de aquecimento.

Passo 1

Opa, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Sabemos que a transferência de calor é dada por:

Q 1 → 2 = m u 2 - u 1

Já que o processo é realizado à volume constante fazendo com que o trabalho seja nulo.

Aqui temos o alumínio e o R-134a como compostos de trabalho. Por isso devemos considerar a transferência dos dois. Nossa equação ficará assim:

Q 1 → 2 = m a l c a l T 2 - T 1 a l + m R 134 a c R 134 a T 2 - T 1 R 134 a

A variação de temperatura será:

T 2 - T 1 = Q 1 → 2 m a l c a l + m R 134 a c R 134 a

T 2 - T 1 = 220 5 0,9 + 2 1,43

T 2 - T 1 = 29,89   ° C

A temperatura do estado 2 será:

T 2 = 29,89 + T 1

T 2 = 29,89 - 10

T 2 = 19,89   ° C = 292,89   K

Passo 2

A geração de entropia será:

S 1 → 2 g e n = m 2 s 2 - m 1 s 1 - Q 1 → 2 T a m b

S 1 → 2 g e n = m a l c a l ln ⁡ T 2 T 1 + m R 134 a c R 134 a ln ⁡ T 2 T 1 - Q 1 → 2 T a m b

S 1 → 2 g e n = 5 0 , 9 ln ⁡ 292,89 263 + 2 1,43 ln ⁡ 292,89 263 - 220 3 71

S 1 → 2 g e n = 0,202   k J / K

Resposta

S 1 → 2 g e n = 0,202   k J / K

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