Enunciado

Ar inicialmente a uma pressão P 1 é comprimido por um compressor de 30   k W até P 2 . A temperatura do ar é mantida constante a 25 °C durante o processo devido à transferência de calor para a vizinhança a 17 °C. Determine a taxa da variação da entropia do ar. Enuncie as hipóteses adotadas na solução desse problema.

Passo 1

“Fala aê!”, tudo tranquilo? Vamos resolver esse problema!? Nele temos que determinar a taxa de variação de entropia do ar. Não devemos esquecer de enunciar as hipóteses adotadas na solução:

1. É um processo de fluxo constante.

2. As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

3. O ar é um gás ideal.

4. É um processo isotérmico, reversível internamente, pois não envolve irreversibilidades internas, como o atrito.

Passo 2

Tomando o compressor como sistema, observamos que a entalpia do ar permanece constante e o balanço energético desse sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como:

E ˙ e n t - E ˙ s a i = ∆ E ˙ s i s t e m a = 0

Onde:

E ˙ e n t = E ˙ s a i

W ˙ e n t = Q ˙ s a i

Logo, temos que:

W ˙ e n t = Q ˙ s a i = 30   k W  

Passo 3

Sendo esse processo isotérmico e reversível internamente, a taxa de variação de entropia do ar é determinada como sendo:

∆ S ˙ a r = - Q ˙ s a i , a r T s i s t e m a = - 30   k W 298   K = - 0,101   k W / K

Resposta

∆ S ˙ a r = - 0,101   k W / K

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