Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 45
45 Um conjunto cilindro – pistão contém um quilograma de água a 300°C. A água é expandida até que a pressão se torne igual a 100 kPa e neste ponto o título é igual a 90%. Admitindo que o processo de expansão seja adiabático reversível, determine qual é a pressão inicial na água e o trabalho realizado no processo de expansão.
Passo 1
Essa questão parece um pouco complicada, né... mas a dicona é a gente fazer ela de trás pra frente.
A gente vai usar, como o processo é reversível, a equação:
E também a equação da energia:
Passo 2
Bom... por que fazer ela de trás pra frente???
Como é uma expansão adiabática, então não tem troca de calor, né...
E, pela equação:
E, assim:
E como a massa é constante:
A gente começa de trás pra frente porque tem mais dados do estado final, né... (do estado inicial a gente só a temperatura).
Passo 3
Vamos lá, então...
Para o estado final nós já sabemos que são duas fases, né... (ele já dá o título)...
Então vamos pegar alguns dados na tabela B.1.2 (já que temos a pressão):
- a energia interna específica do líquido saturado:
E do vapor saturado:
Daí podemos calcular a energia interna específica final:
- a entropia específica do líquido saturado:
E do vapor saturado:
Daí calculamos a entropia específica final:
Passo 4
Agora a gente tem a entropia inicial também, né...
Vamos dar uma olhada lá na tabela B.1.1 qual a temperatura de saturação pra essa entropia...
Achou? É entre 155°C e 160°C. E como a temperatura inicial está acima (300°C), então temos vapor saturado, né...
Então vamos mudar de tabela. Vamos pra tabela B.1.3 e achar pra qual pressão os dados de entropia específica e temperatura batem...
Não tem o valor exatinho, então vamos interpolarzzzZZZZzz:
E vamos interpolar também pra achar a energia interna específica inicial:
Passo 5
Agora só falta calcular o trabalho, né...
Como a gente tem a massa...