7-28E Durante o processo isotérmico de rejeição de calor de um ciclo de Carnot, o fluido de trabalho experimenta uma mudança de entropia de -0,7 Btu / R. Considerando que a temperatura do sumidouro de calor é de 95^circ F, determine (a) a quantidade de calor transferido, (b) a variação da entropia do sumidouro, e (c) a variação da entropia total para esse processo.

Passo 1

O enunciado descreve o estágio isotérmico de rejeição de calor de um ciclo de Carnot, em que o fluido de trabalho perde entropia De<a Sfluido=-0,7,Btu/R à temperatura do sumidouro Tsumidouro=95^circF. Para resolver vamos usar a relação de entropia em processo isotérmico:
De<a S = QT,,
além de converter a temperatura de ^circF para R.

Passo 2

Convertendo 95^circF em Rankine:
T = 95 + 459,67 = 554,67,R
Como De<a Sfluido = Qfluido/T, temos
Qfluido = T,De<a Sfluido = 554,67 times (-0,7) = -388,27,Btu
Isto indica que o fluido rejeita 388,27,Btu.

Passo 3

O sumidouro recebe esse calor, logo
Qsumidouro = -Qfluido = 388,27,Btu
A variação de entropia do sumidouro é
De<a Ssumidouro = QsumidouroT = 388,27554,67 = 0,7,Btu/R

Passo 4

A variação total de entropia do processo é
De<a Stotal = De<a Sfluido + De<a Ssumidouro = -0,7 + 0,7 = 0,Btu/R,
confirmando a reversibilidade do processo.

Resposta

(a) Qfluido = -388,27,Btu (rejeitados, isto é, 388,27,Btu transferidos ao sumidouro).
(b) De<a Ssumidouro = 0,7,Btu/R
(c) De<a Stotal = 0,Btu/R

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