Ar é comprimido em regime permanente por um compressor de 5 kW de 100 kPa e
até 600 kPa e
a uma vazão de
. Durante esse processo, ocorre transferência de calor entre o compressor e a vizinhança a
. Determine: (a) a taxa de variação de entropia do ar durante esse processo; (b) a taxa de geração de entropia.
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um compressor em regime estacionário, comprimindo ar de 100 kPa e 17 °C até 600 kPa e 167 °C, com trabalho de 5 kW e vazão de 1,6 kg/min. O que vamos usar:
- 1º princípio (balanço de energia no regime estacionário)
- 2º princípio (equação da variação de entropia e geração de entropia)
- modelo de gás ideal com calor específico constante (cp e R do ar)
Passo 2
Primeiro convertemos a vazão mássica pra kg/s:
Passo 3
Pra achar a variação de entropia do ar usamos a fórmula para gás ideal de cp constante:
Onde:
-
-
-
- Para o ar:
e .
Calculando:
Passo 4
A taxa de variação de entropia do ar é
Passo 5
Agora o 1º princípio (sem variação de energia cinética e potencial) dá
E como
,
Passo 6
Pelo 2º princípio, num CV em regime:
onde o entorno tá a
.
Então
Resposta
(a)
(b)
(b)