Uma bomba/compressor é utilizada para comprimir um fluido que está a 100 kPa e
até a pressão de 1 MPa . O processo de compressão ocorre em regime permanente e pode ser modelado como adiabático e reversível. Nestas condições e para as substâncias água e R-134-a, determine a taxa de geração de entropia durante o processo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma bomba que está comprimindo um fluido (água e R-134a) de 100 kPa e 10°C até 1 MPa. O processo acontece de forma adiabática (sem troca de calor) e reversível. Nosso objetivo é descobrir a taxa de geração de entropia durante esse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, principalmente relacionados à segunda lei e propriedades dos fluidos envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa um processo adiabático e reversível. Em um processo adiabático, não há transferência de calor entre o sistema e o ambiente, ou seja, $ Q = 0 $. Já um processo reversível é ideal, onde não há aumento de entropia no sistema nem no ambiente, o que implica que não há irreversibilidades como atrito ou dissipação de energia.
Passo 3
A segunda lei da termodinâmica nos diz que a variação de entropia de um sistema é igual à entropia transferida menos a entropia gerada:
Onde:
- $ \Delta S $ é a variação de entropia,
- $ Q $ é o calor transferido,
- $ T $ é a temperatura,
- $ \sigma $ é a taxa de geração de entropia.
Como o processo é adiabático ($ Q = 0
\sigma = 0 $), temos:
Isso significa que não há geração de entropia durante o processo. Portanto, tanto para a água quanto para o R-134a, a taxa de geração de entropia é zero.
Resposta
A taxa de geração de entropia durante o processo é zero para ambas as substâncias, água e R-134a.