Question

una varilla metalica de 1,5 m de longitud y 150cm2 de seccion transversal esta aislada lateralmente y une un recipiente que contiene vapor de agua a 100°C8 (a presion atmosferica normal) con otro recipiente que contiene hielo a 0°C .ambos estan aislados y solo intercambian calor a traves de las varillas de 340W/(mK), en regimen estacionario, las variaciones de entropia en 3 minutos son;

Answer 1

El cambio de entropía en el vapor es de 164J/K y el cambio de entropía en el hielo es de 224J/K.

Explicación:

El cambio de entropía se puede obtener como la relación entre la transferencia de calor y la temperatura absoluta del sistema, la varilla actúa transfiriendo calor entre el vapor y el hielo:

$dS=\frac{dQ}{dT}$

El calor transferido por unidad de tiempo es constante y depende de la conductividad térmica:

$P=\sigma.\frac{l}{s}\Delta T=340\frac{W}{mK}.\frac{0,015m}{1,5m^2}.100K\\\\P=340W$

El calor transmitido al cabo de 3 minutos es:

$Q=340W.180s=61200J$

Si consideramos que la temperatura no varía en los extremos de la varilla, la variación de entropía queda:

$\Delta S_V=\frac{Q}{T}=\frac{61200J}{373K}=164\frac{J}{K}$

$\Delta S_H=\frac{61200J}{273K}=224\frac{J}{K}$