Um gás ideal,
, é aquecido em um trocador de calor, operando em um regime estacionário, de
até
por outra corrente do mesmo gás ideal, que entra a
. As vazões das duas correntes são iguais e as perdas térmica no trocador, desprezíveis.
a) Calcule as variações de entropia para as duas correntes gasosas.
a) Calcule as variações de entropia para as duas correntes gasosas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão é de Termodinâmica (mudança de entropia em gases ideais). O enunciado diz que temos um gás ideal com
, duas correntes com mesma vazão mássica, sem perda de calor no trocador.
– Corrente fria: entra a
e sai a
.
– Corrente quente: entra a e sai a uma temperatura que a gente ainda vai descobrir.
– Corrente quente: entra a
Queremos calcular a variação de entropia
de cada corrente. Para isso, vamos precisar:
- Converter temperaturas para Kelvin.
- Aplicar balanço de energia para achar a temperatura de saída da corrente quente.
- Usar a fórmula de variação de entropia para gás ideal com
constante:
Passo 2
Primeiro, achamos a temperatura de saída da corrente quente usando balanço de energia em regime estacionário e sem perdas:
Como as vazões mássicas
e
são iguais, simplifica:
Substituindo:
logo
Passo 3
Transforma tudo para Kelvin:
E
.
Passo 4
Aplica a fórmula
:
- Corrente fria
- Corrente quente
Resposta
Δs da corrente fria =
Δs da corrente quente =
Δs da corrente quente =