Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 43
43 Um conjunto cilindro-pistão isolado termicamente contém 0,1 kg de água a 100°C e com x=0,9. O pistão é, então, movimentado até que a pressão na água atinja 1,2 MPa. Determine qual é o trabalho envolvido neste processo.
Passo 1
Vamos lá... pra essa questão nós vamos precisar da equação de energia:
E também, considerando processo reversível, a equação do calor transferido:
O pulo do gato pra essa questão é saber que isolado termicamente significa que não há troca de calor, então:
Passo 2
No estado inicial, como temos duas fases (ele dá um x e tals), olhamos na tabela B.1.1:
- a energia interna específica do líquido saturado:
E do vapor saturado:
Daí podemos calcular e energia interna específica inicial:
- a entropia específica do líquido saturado:
E do vapor saturado:
Daí podemos calcular a entropia específica inicial:
Passo 3
Como a gente não tem troca de calor, então
E assim:
Chegamos então à conclusão de que:
Pro estado final:
Se a gente olhar pra essa entropia específica lá na tabela B.1.1 vamos ver que a pressão de saturação é bem abaixo, tipo 617,8 kPa, da pressão final, né... então vamos ter vapor superaquecido e vamos precisar mudar de tabela.
Passo 4
Vamos, então, pra tabela de vapor superaquecido. Tabela B.1.3:
Hmmmm... vamos precisar interpolar:
- pra energia interna específica:
Daí é só jogar tudo na equação da energia pra achar o trabalho, né: