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Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP A Segunda Lei da termodinâmica em Volumes de Controle O processo de aplicação da.

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1 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP 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: Para relacionar a 2 a lei da termodinâmica para sistemas com o conceito do volume de controle, aplica-se o teorema do transporte de Reynolds: ou(1)(2)

2 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP 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 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP 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: Da Eq. (2), teremos: (4)

4 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP CASO PARTICULARES 1- O processo em regime permanente: Neste caso: Assim, a Eq. (4) fica: Da equação da conservação da massa: Note que para processo adiabático: Ou da Eq. (3): A igualdade válida para processo reversível.

5 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Exemplo 1 Vapor entra numa turbina com uma pressão de 30 bars, uma temperatura de 400 o C e uma velocidade de 160 m/s. Vapor saturado a 100 o C 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 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Exemplo 2 Dois sistemas diferentes estão sendo considerados para trazer uma corrente de ar de 17 até 52 o C 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.


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