Enunciado

Calcule a taxa de variação da entropia de todos os componentes de um refrigerador que utiliza 10   k W de potência, rejeita 14   k W de calor e tem um reservatório de energia de alta temperatura a 400   K e um reservatório de energia de baixa temperatura a 200   K . Qual é a taxa de resfriamento produzida por esse refrigerador? Esse refrigerador é completamente reversível?

Passo 1

Hey hey, vamo lá! As condições de funcionamento de um frigorífico são dadas. A taxa de mudanças de entropia de todos os componentes e a taxa de resfriamento devem ser calculadas e deve ser determinado se este refrigerador é reversível.

Passo 2

Analisando, Aplicando a primeira lei ao refrigerador abaixo, a taxa de resfriamento é:

A taxa de variação da entropia para o reservatório a baixa temperatura, de acordo com a definição de entropia, é

Passo 3

O ritmo a que a entropia do reservatório de energia a alta temperatura está a mudar é,

Como o fluido de trabalho dentro da geladeira está constantemente retornando ao seu estado original, a entropia do dispositivo não muda. Somando as taxas em que a entropia de tudo o que está envolvido com este dispositivo muda, produz

Assim, o aumento do princípio da entropia é satisfeito, e este frigorífico é possível, mas não completamente reversível.

Resposta

a u m e n t o   d o   p r i n c í p i o   d a   e n t r o p i a   é   s a t i s f e i t o ,   e   e s t e   f r i g o r í f i c o   é   p o s s í v e l ,   m a s   n ã o

  c o m p l e t a m e n t e   r e v e r s í v e l .

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