Um gás ideal, Cp=(7 / 2) R, é aquecido em um trocador de calor, operando em um regime estacionário, de 70^circ C até 190^circ C por outra corrente do mesmo gás ideal, que entra a 320^circ C. 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.

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 De, 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.
Queremos calcular a variação de entropia de cada corrente. Para isso, vamos precisar:
  1. Converter temperaturas para Kelvin.
  2. Aplicar balanço de energia para achar a temperatura de saída da corrente quente.
  3. 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:
dot m,Cp,(Tquente,in - Tquente,out) = dot m,Cp,(Tfria,out - Tfria,in)
Como as vazões mássicas Tquente,in - Tquente,out = Tfria,out - Tfria,in e 320^circ C - Tquente,out = 190^circ C - 70^circ C = 120^circ C, são iguais, simplifica:
Tquente,out = 320 - 120 = 200^circ C
Substituindo:
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Passo 3

Transforma tudo para Kelvin:
Tfria,in = 70 + 273,15 = 343,15K, Tfria,out = 190 + 273,15 = 463,15K,
Tquente,in = 320 + 273,15 = 593,15K, Tquente,out = 200 + 273,15 = 473,15K
E .

Passo 4

Aplica a fórmula De:
  1. Corrente fria
De
  1. Corrente quente

Resposta

Δs da corrente fria =
Δs da corrente quente =

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