Em regime permanente, é realizado trabalho por um agitador em uma mistura contida em um tanque fechado e rígido, cuja temperatura da superfície externa é de 245 ° C . Ocorre transferência de calor do tanque e seus conteúdos a uma taxa de 50   k W para vizinhança que, longe das imediações do tanque, se encontra a 27 ° C . Determine a taxa de geração de entropia, em k W / K .

(a) para o tanque e seu conteúdo como sistema.

(b) para o sistema estendido, incluindo o tanque e uma parcela suficiente da vizinhança, de modo que a transferência de calor ocorra a 27 ° C .

Passo 1

E aí, tudo bem? Bora matar essa questão, mas para isso vamos pra nossas considerações!

1 - Vamos dividir nosso sistema em 2 , um que considera apenas o tanque e o mistura e outro envolvendo o sistema anterior e a vizinhança

2 - Ambos os sistemas funcionam em regime permanente, enquanto recebem potência do agitador

Vamos fazer um esqueminha para o problema!

Passo 2

Agora que temos nossas considerações, vamos fazer o balanço de energia para o regime permanente!

d E d t = Q ˙ - W ˙ = 0

Q ˙ = W ˙ = - 50   k W

Passo 3

a)

Agora vamos fazer o balanço de entropia!

d S d t = Q ˙ T b + σ ˙ = 0

σ ˙ = - Q ˙ T b = 50   k W 518   K

σ ˙ = 0,0965 k W K

Passo 4

b)

Refazendo o passo anterior para o sistema incluindo a vizinhança!

d S d t = Q ˙ T b + σ ˙ ' = 0

σ ˙ ' = - Q ˙ T b = 50   k W 300   K

σ ˙ ' = 0,1667 k W K

A entropia aumenta para o sistema incluindo a vizinhança pois inclui a irreversibilidade do sistema!

Isso é tudo pessoal, conseguimos mais uma! \o/

Resposta

σ ˙ = 0,0965 k W K

σ ˙ ' = 0,1667 k W K

A entropia aumenta para o sistema incluindo a vizinhança pois inclui a irreversibilidade do sistema!

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