Cinco quilogramas de água estão contidos em um conjunto cilindropistão, inicialmente a 5 bar e 240^circ C. 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, em^circ C,

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:
Q = m cdot (h2 - h1)
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 h2 = h1 + Qm :
h2 = 2800 , kJ/kg + 2960 , kJ5 , kg = 2800 + 592 = 3392 , kJ/kg
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 .

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