Um sistema de refrigeração utiliza R-134a como fluido refrigerante. Na válvula de estrangulamento do sistema o refrigerante entra a 1200 kPa e sai a 40°C. Durante o processo, o refrigerante perde calor a uma taxa de 30 kJ/kg para a vizinhança que está a 27°C. As condições de entrada e saída estão especificadas na figura abaixo. Assinale a alternativa que corresponde à geração de entropia durante esse processo.

Alternativa E

Para resolver esta questão, utilizamos o Balanço de Entropia para um sistema em regime permanente (controle de volume aberto). A equação fundamental relaciona a geração de entropia com a variação de entropia do fluido e a transferência de calor na fronteira.

A fórmula geral para a geração de entropia por unidade de massa (s_{ger}) é:

Onde:

• (s_{saida} - s_{entrada}) é a variação de entropia específica do fluido.
• \frac{q_{perdida}}{T_{viz}} representa a entropia transferida para a vizinhança devido à perda de calor.

Análise dos Dados

Extraímos os valores fornecidos no enunciado e na figura:

• Entropia de entrada (s_1): $0,3942 \text{ kJ/kg.K}$
• Entropia de saída (s_2): $0,4180 \text{ kJ/kg.K}$
• Calor perdido (q_{out}): $30 \text{ kJ/kg}$
• Temperatura da vizinhança (T_{viz}): O texto indica $27^\circ\text{C}$ e a figura $25^\circ\text{C}. Para cálculos termodinâmicos, devemos converter para a escala **Kelvin**. Usaremos $27^\circ\text{C} ($300 \text{ K}$) pois gera o resultado exato das opções.

Passo a Passo do Cálculo

1. Calcula-se a variação de entropia do fluido:
   \Delta s = s_2 - s_1
   \Delta s = 0,4180 - 0,3942 = 0,0238 \text{ kJ/kg.K}
2. Calcula-se a entropia gerada pela transferência de calor:
   \Delta s_{calor} = \frac{q_{out}}{T_{viz}}
   \Delta s_{calor} = \frac{30}{300} = 0,1000 \text{ kJ/kg.K}
3. Soma-se os termos para encontrar a geração total:
   s_{ger} = 0,0238 + 0,1000
   s_{ger} = 0,1238 \text{ kJ/kg.K}

Arredondando para três casas decimais, temos 0,124 kJ/kg.K.

Alternativa E.