A Segunda Lei da termodinâmica em Volumes de Controle

Apresentação em tema: "A Segunda Lei da termodinâmica em Volumes de Controle"— Transcrição da apresentação:

1 A Segunda Lei da termodinâmica em Volumes de Controle
O processo de aplicação da segunda lei a vc é similar ao procedimento utilizado com a primeira lei. A segunda lei para aplicação em sistemas fechados tem a forma: (1) ou (2) Para relacionar a 2a lei da termodinâmica para sistemas com o conceito do volume de controle, aplica-se o teorema do transporte de Reynolds:

2 No caso da entropia, da Eq. (1) teremos:
Para o caso de escoamento e taxa de transferência de calor uniformes: Se há apenas uma entrada e uma saida para fluxos de massa e a criação de entropia por transferência de calor se dá através de uma única superfície do volume de controle, a equação fica reduzida a: (3)

3 Da Eq. (2), teremos: Para o caso de escoamento e taxa de transferência de calor uniformes: Se há apenas uma entrada e uma saida para fluxos de massa e a criação de entropia por transferência de calor se dá através de uma única superfície do volume de controle, a equação fica reduzida a: (4)

4 1- O processo em regime permanente:
CASO PARTICULARES 1- O processo em regime permanente: Neste caso: Da equação da conservação da massa: Assim, a Eq. (4) fica: Ou da Eq. (3): Note que para processo adiabático: A igualdade válida para processo reversível.

5 Exemplo 1 Vapor entra numa turbina com uma pressão de 30 bars, uma temperatura de 400 oC e uma velocidade de 160 m/s. Vapor saturado a 100 oC sai com uma velocidade de 100 m/s. Em regime permanente, a turbina desenvolve trabalho igual a 540 kJ por quilograma de vapor escoando através da turbina. Transferência de calor entre a turbina e a vizinhança ocorre a uma temperatura média de superfície externa de 500 K. Determine a taxa de entropia gerada dentro da turbina por quilograma de vapor escoando, em kJ / kg K. Despreze a variação da energia potencial entre a entrada e a saída.

6 Exemplo 2 Dois sistemas diferentes estão sendo considerados para trazer uma corrente de ar de 17 até 52 oC numa pressão praticamente constante de 1 bar. Sistema 1: A temperatura do ar é aumentada por conseqüência da agitação de um líquido em torno da linha que transporta o ar. Sistema 2: A temperatura do ar é aumentada pela passagem por um lado de um trocador de calor contra-corrente. Do outro lado, vapor condensa a uma pressão de 1 bar de vapor saturado até líquido saturado. Ambos sistemas operam em regime permanente. Efeitos de energias cinética e potencial podem ser desprezados, assim como qualquer transferência de calor com a vizinhança. Para cada um dos sistemas, calcule a a taxa de geração de entropia, em kJ/K por kg de ar passando através do sistema.