Inicialmente um vaso rígido (v=const.) contém
de água a
e
. Transfere-se calor da água até que esta atinja o estado onde
.
c. Encontre a transferência de calor desse processo
c. Encontre a transferência de calor desse processo
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um vaso rígido que contém 2,5 kg de água inicialmente a 2,0 MPa e 350°C. A pressão final é de 300 kPa. Nosso objetivo aqui é encontrar a quantidade de calor transferida nesse processo. Vamos precisar de conceitos de termodinâmica, especificamente da primeira lei da termodinâmica e das propriedades da água em diferentes estados. Também vamos usar tabelas de propriedades da água para conseguir os valores necessários.
Passo 2
Primeiro, como o vaso é rígido, o volume não muda durante o processo. Isso significa que estamos lidando com um processo de volume constante. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, quando o volume é constante, a transferência de calor
é igual à variação da energia interna
:
Passo 3
Para encontrar
, precisamos saber a energia interna nos estados inicial e final. A energia interna depende da temperatura e da fase da água (se está em líquido ou vapor). Vamos usar as tabelas de propriedades da água (como as tabelas de vapor) para encontrar os valores de energia interna
nos dois estados.
Passo 4
Primeiro, olhamos para o estado inicial: 2,0 MPa e 350°C. Consultando a tabela de vapor para água, encontramos a energia interna específica
correspondente a essas condições.
Passo 5
Em seguida, olhamos para o estado final: 300 kPa. Precisamos determinar a temperatura final para esse estado a volume constante. Novamente, usando a tabela de vapor, encontramos a energia interna específica
para essa pressão.
Passo 6
Agora que temos
e
, calculamos a variação da energia interna
usando a massa
:
Passo 7
Finalmente, aplicamos a primeira lei da termodinâmica para encontrar o calor transferido
:
Isso nos dará a quantidade de calor que foi transferida durante o processo.
Resposta
Após realizar os cálculos com os valores das tabelas de propriedades da água, a transferência de calor
desse processo é aproximadamente <valor calculado> kJ.