134- A mostra um conjunto cilindro-pistão que está conectado ao tanque , que tem volume de , através de uma tubulação com válvula de controle. Inicialmente, o tanque contém vapor d’água saturado a e o conjunto apresenta volume de e contém água a e .

A válvula é, então, aberta e espera-se que a água atinja um estado uniforme em e

1. Determine as massas iniciais de água em e
2. Se a temperatura do estado final for , calcule a transferência de calor e o trabalho neste processo

Quando abrimos a válvula espera-se que o ar fique em equilíbrio dentro dos dois tanques de modo que a massa do ar final seja a soma da massa dos dois tanques, o que deve mudar é o volume do tanque que diminuirá

O balanço de energia que teremos nesse processo é igual a:

Ou seja, a energia inicial dentro dos tanques e acrescida de uma transferência de calor subtraída da ajuda do trabalho no tanque nos dá o estado da massa total nos dois tanques

Vamos nos preocupar agora em encontrar o trabalho realizado pelo tanque , bem inicialmente o volume inicial do tanque é de e quando estamos no estado final a temperatura em todo conjunto é de inclusive no tanque e sabendo que a expansão é dada a pressão constante no tanque (por ser um embolo), no estado final teremos o tanque com o seguinte estado

A pressão final do sistema é de pois o tanque pela figura está sem pressão nenhuma.

Pela tabela teremos:

Então o volume total do sistema no estado final será de:

E como o volume inicial era de ( do tanque e do tanque ) então o trabalho total será de:

Isso responde uma parte da letra

Agora o calor fornecido ao sistema será dado por:

Substituindo os valores que encontramos nos passos anteriores nós teremos:

Então realizando as contas temos:

Chegamos no final da questão :D