Admitindo que a temperatura média do R134a no condensador seja de
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
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:
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 (
) é:
Onde
é a taxa de variação total da entropia no sistema e
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 (
). Portanto, a geração de entropia está relacionada apenas ao condensador.
Passo 5
No condensador, o refrigerante libera calor para o ambiente a uma temperatura
. A taxa de transferência de calor no condensador (
) 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 (
). Portanto, a geração de entropia é igual à entropy transferida pelo calor rejeitado no condensador:
Resposta
A taxa de geração de entropia para o ciclo completo do R134a é dada por
.