46 Inicialmente, um conjunto cilindro – pistão contém água a 400 °C e 2,0 MPa. A água é então expandida, num processo adiabático reversível, com realização de 415,72 kJ de trabalho por quilograma de água. Determine a pressão e a temperatura no estado final desse processo. Construa as curvas do processo nos diagramas T-s e p-v.

Passo 1

Vamos lá... Não vamos precisar de muuuitas coisas, mas vamos fazendo aos poucos.

Como é um processo reversível, podemos usar a equação:

s 2 - s 1 = ∫ d q T

E também vamos usar a equação da energia (em termos específicos):

Δ u = q - w

Passo 2

Bom... como é um processo adiabático, então não há troca de calor:

q = 0

E nisso chegamos em:

s 2 - s 1 = 0

s 1 = s 2

E pro estado inicial vamos analisar. Vamos na tabela B.1.2 e ver qual a temperatura de saturação pra 2 MPa...

Humm... T s a t = 212,42 ° C … então em 400°C nós vamos ter vapor superaquecido, né..

Vamos ter que mudar pra tabela B.1.3, então, né... (pra 400°C e 2 MPa)

- a energia interna específica:

u 1 = 2945,21   k J / k g

- a entropia específica:

s 1 = 7,127   k J / k g K

Passo 3

Bom... nós temos a entropia específica final já, né:

s 2 = s 1

s 2 = 7,127   k J / k g K

E podemos calcular a energia interna específica final com a equação da energia:

Δ u = q - w

u 2 - u 1 = q - w

u 2 - 2945,21 = 0 - 415,72

u 2 = 2529,49   k J / k g

Agora é a parte chatinha... com esses dois valores nós vamos ter que olhar de tabela em tabela pra ver em qual tabela tem esses dois valores na mesma linha e tals...

Pra nossa alegria não precisamos procurar muito...

Olhando na tabela B.1.2 a gente acha de cara:

u v = 2529,49 k J k g

s v = 7,1271   k J / k g K

Booom... então é um vapor saturado, né...

A pressão vai ser:

P = 200   k P a

E a temperatura:

T = 120,23 ° C

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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