Enunciado

155. As superfícies interna e externa de uma parede de tijolo de 3   m × 8   m e espessura de 20   c m são mantidas a temperaturas de 20   ° C e 2   ° C , respectivamente. Considerando que a taxa de transferência de calor pela parede é de 1 550   W , determine a taxa de geração de entropia dentro da parede.

Passo 1

Bora fazer mais uma questãozinha sobre entropia!

Ollhando direitinho o que o enunciado nos fornece, podemos ver que já existem condições de operação estáveis, já que as temperaturas da superfície da parede permanecem constantes nos valores especificados!

Passo 2

Em seguida, tomamos a parede para ser o nosso sistema, que é um sistema fechado, por sinal. Sob condições estáveis então, vamos tomar o balanço de entropia para o nosso sistema na forma de taxa

Desse jeito aqui...

S ˙ e n t r a d a - S ˙ s a í d a + S ˙ p a r e d e = ∆ S ˙ s i s t e m a

Como a variação de entropia do nosso sistema, que parece estar bem isolado, vai valer zero...

∆ S ˙ s i s t e m a = 0

Então, ficamos com...

S ˙ e n t r a d a - S ˙ s a í d a + S ˙ p a r e d e = 0

S ˙ e n t r a d a refere-se à superfície interna e S ˙ s a í d a refere-se à superfície externa. Sendo assim, escrevendo a entropia como a divisão da energia reversível pela temperatura...

Obtemos que...

Q ˙ e n t r a d a T e n t r a d a - S ˙ s a í d a T s a í d a + S ˙ p a r e d e = 0

Onde:

T e n t r a d a = 20 ° C = 20 + 273 = 293   K T s a í d a = 2 ° C = 2 + 273 = 275   K

Dessa forma, substituindo os valores numéricos correspondentes...

1550   W 293   K - 1550   W 275   K + S ˙ p a r e d e = 0

S ˙ p a r e d e = 0,346   W / K

Obtemos assim, a nossa tão desejada resposta!

Resposta

S ˙ p a r e d e = 0,346   W / K

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