Enunciado

Calor é transferido em regime permanente para a água fervente de uma panela a partir de sua base plana, a uma taxa de 500 W. Considerando que as temperaturas das superfícies interna e

externa da base da panela são de 104 °C e 105 °C, respectivamente, determine a taxa de geração de entropia dentro da base da panela, em W/K.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, inicialmente assumiremos que existem condições de operação estáveis, já que as temperaturas da superfície da panela permanecem constantes na temperatura especificada valores.

Então, pegamos o fundo da panela para ser o sistema, que é um sistema fechado. Sob condições estáveis, a forma da taxa do equilíbrio de entropia para este sistema pode ser expresso como:

S ˙ e n t - S ˙ s a i + S ˙ g e r = Δ S ˙ s i s t e m a   →   S ˙ e n t - S ˙ s a i + S ˙ g e r = 0

A taxa de variação de entropia é zero devido ao caráter permanente do regime para a água fervente.

Assim, podemos substituir a equação por:

Q ˙ e n t T b , e n t - Q ˙ s a i T b , s a i + S ˙ g e r = 0     → 500   W 378   K - 500   W 377   K + S ˙ g e r = 0    

Obs: É importante sempre deixarmos os valores de temperatura em Kelvin, para evitar erros bobos nas resoluções dos problemas.

Portanto:

S ˙ g e r = 0,00351 W K

Resposta

Portanto: S ˙ g e r = 0,00351 W K

Observemos que há uma pequena queda de temperatura no fundo da panela. Faz sentido, portanto, uma pequena quantidade de entropia geração.

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