Uma fonte de calor a 800 K perde 2.000 kJ de calor para um sumidouro a (a) 500 K e (b) 750 K . Determine qual processo de transferência de calor é mais irreversível.

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem uma fonte de calor a 800 K que está perdendo 2.000 kJ de calor para um sumidouro. Esse sumidouro pode estar a duas temperaturas diferentes: 500 K no item (a) e 750 K no item (b). Nosso objetivo aqui é descobrir qual desses processos de transferência de calor é mais irreversível. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados à geração de entropia.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é irreversibilidade. Em processos termodinâmicos, a irreversibilidade está relacionada à quantidade de entropia que é gerada. Quanto mais entropia for gerada, mais irreversível é o processo. Então, nossa missão é calcular a geração de entropia para os dois casos e comparar.

Passo 3

A fórmula para calcular a variação de entropia ( De) em um processo de transferência de calor é:
Onde:
  • é a quantidade de calor transferida.
  • é a temperatura do sumidouro.
  • é a temperatura da fonte de calor.

Passo 4

Vamos aplicar essa fórmula para o item (a), onde o sumidouro está a 500 K.
De
Calculando:
De

Passo 5

Agora, vamos fazer o mesmo para o item (b), onde o sumidouro está a 750 K.
De
Calculando:
De

Resposta

Comparando os valores, e . Portanto, o processo (a) é mais irreversível.

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