Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 41
41 Um conjunto cilindro-pistão contém um quilograma de amônia. Inicialmente, a amônia está a 50°C e 1 MPa. O fluido é então expandido, num processo adiabático e reversível, até que a pressão atinja 100 kPa. Determine o trabalho realizado e o calor transferido neste processo.
Passo 1
Bom... vamos lá que essa questão vai dar um trabalhinho, então vamos fazendo aos poucos.
Como é um processo reversível, vamos usar a equação pra calor transferido: (calma, eu sei que é adiabático e não tem transferência de calor, maaas calma calma)
E vamos usar a equação de energia também:
Ahhhh... e não pode faltar as tabelas do final do livro, né...
Passo 2
Bom... o a primeira coisa que a gente vai usar é ser adiabático, né... então não tem troca de calor:
E então a gente fica com:
E isso ocorre quando:
Como vamos ter dados de entropia específica:
Passo 3
Como, pra essa temperatura inicial e pressão inicial (50°C e 1 MPa) temos vapor superaquecido, então vamos olhar na tabela B.2.2:
- a energia interna específica:
- a entropia específica:
Para o estado final nós temos a entropia específica, né:
E com isso a gente vê, que pra pressão final nós vamos ter duas fazes. Vamos ter que mudar de tabela... haja paciência.
Passo 4
Vamos agora pra tabela B.2.1, já que temos duas fazes e temos a pressão.
Aaaaffffff.... não tem pra 100 kPa, então vamos ter que interpolar os valores entre 93,2 kPa e 119,5 kPa.
Então vamos lá, né... não tem outro jeito.
- pra energia interna específica do líquido saturado:
Do vapor saturado:
- pra entropia específica do líquido saturado:
Do vapor saturado:
Passo 5
Já dá pra gente achar o título, né (fração de vapor), a partir dos dados que temos de entropia:
E com o título a gente pode calcular a energia específica final:
Passo 6
E, finalmente, vamos poder calcular o trabalho... ufaaa...
Ah.. e como são dados de energia interna específica: