Cinco quilogramas de água estão contidos em um conjunto cilindropistão, inicialmente a 5 bar e
. A água é lentamente aquecida a pressão constante até um estado final. Considerando que a transferência de calor para o processo é de 2960 kJ , determine a temperatura no estado final,
,
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de termodinâmica onde cinco quilogramas de água estão num cilindro-pistão inicialmente a 5 bar e 240°C. A água é aquecida lentamente mantendo a pressão constante, e queremos descobrir qual vai ser a temperatura final após adicionar 2960 kJ de calor. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de calor específico e entalpia.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o que sabemos:
- Massa da água,
- Pressão constante,
- Temperatura inicial,
- Calor transferido,
Passo 3
Como o processo é a pressão constante, a relação que vamos usar é:
Onde
é a entalpia inicial e
é a entalpia final.
Passo 4
Precisamos encontrar
, a entalpia da água a 5 bar e 240°C. Normalmente, isso a gente olha nas tabelas de vapor, mas vamos supor que
(valor aproximado para esse estado).
Passo 5
Agora, rearranjando a equação para encontrar
:
Substituindo os valores:
Passo 6
Com
e mantendo a pressão de 5 bar, vamos procurar na tabela de vapor a temperatura correspondente a essa entalpia. Supondo que, na tabela, para 5 bar,
corresponde a uma temperatura de aproximadamente
.
Resposta
A temperatura no estado final é de aproximadamente
.