Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 122
122. Vapor a e é expandido adiabaticamente em um sistema fechado para . Determine o trabalho produzido, em , e a temperatura final do vapor, considerando uma eficiência de expansão isentrópica de .
Passo 1
Olha só! Inicialmente, para se resolver esse problema, vamos destacar alguns pontos importantes que podemos perceber em nosso enunciado...
A primeira coisa perceptível, é que a influência das energias cinética e potencial são desprezíveis...
E a segunda coisa e mais importante, é que o recipiente é adiabático, e portanto a transferência de calor é insignificante.
Passo 2
Terminada essa parte introdutória, que é chatinha, mas extremamente importante bora por a mão na massa de verdade.
Tomemos o sistema com o vapor. Este é um sistema fechado, pois nenhuma massa entra ou sai. O balanço de energia para este sistema fechado estacionário pode ser expresso como
Essa expressão é o mesmo que...
O indica que é o trabalho por unidade de massa. Nós dividimos por ...
Agora, vamos recorrer às tabelas e . Delas, tiramos que...
Para a entrada, no início do processo:
Para a saída, no fim do processo:
Passo 3
Vamos agora nos concentrar nos cálculos...
O trabalho de entrada durante o processo isentrópico é dado por:
E como a nossa eficiciência é de , o trabalho de entrada real vai valer então,
Feito isso, bora focar em obter a energia interna do estado final de saída, a partir do fato de que o trabalho real é dado pela diferença das energias na entrada e saída...
Usando essa energia interna obtida e a pressão no estado final, a temperatura é determinada na para ser igual à...
Pronto! Resposta alcançada!