Admitindo que a temperatura média do R134a no condensador seja de 48^circ C e que o compressor e a válvula de expansão estejam perfeitamente isolados, determine a taxa de geração de entropia para o ciclo completo do R134a (10 pontos).

Passo 1

Beleza, então o que a gente tem aqui é um exercício de termodinâmica que fala sobre o R134a, que é um tipo de refrigerante. A gente precisa descobrir a taxa de geração de entropia para o ciclo completo desse refrigerante. Sabemos que a temperatura média no condensador é de 48^circ C e que o compressor e a válvula de expansão estão perfeitamente isolados, ou seja, não trocam calor com o ambiente.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a temperatura do condensador de Celsius para Kelvin, porque nas equações de termodinâmica a gente trabalha com Kelvin. A conversão é:
T = 48^circ C + 273,15 = 321,15 K

Passo 3

Agora, precisamos lembrar que em um ciclo termodinâmico, a geração de entropia está relacionada às irreversibilidades do processo. A fórmula geral para a taxa de geração de entropia ( dotS>=n) é:
dotS>=n = dotStotal - dotQT
Onde dotStotal é a taxa de variação total da entropia no sistema e dotQ é a taxa de transferência de calor.

Passo 4

Como o compressor e a válvula de expansão estão perfeitamente isolados, eles não trocam calor com o ambiente ( dotQ = 0). Portanto, a geração de entropia está relacionada apenas ao condensador.

Passo 5

No condensador, o refrigerante libera calor para o ambiente a uma temperatura T = 321,15 K. A taxa de transferência de calor no condensador ( dotQcond) pode ser relacionada à variação de entropia.

Passo 6

Como estamos falando de um ciclo completo, a variação total de entropia do sistema é zero ( De). Portanto, a geração de entropia é igual à entropy transferida pelo calor rejeitado no condensador:
dotS>=n = dotQcondT

Resposta

A taxa de geração de entropia para o ciclo completo do R134a é dada por dotS>=n = dotQcond321,15 K.

Exercícios relacionados