50 A Fig. P5.50 mostra um conjunto cilindro – pistão vertical que contém água a -2 °C. A pressão na câmara é sempre igual a 150 kPa e é devida à pressão atmosférica e ao peso do pistão. Transfere-se calor ao conjunto até que a água se torne vapor saturado. Determine a temperatura do estado final, o trabalho por unidade de massa e o calor transferido neste processo.

E vamos fazer algumas considerações pra cortar algumas coisas:

Não tem energia cinética porque o nosso sistema não se movimenta, né:

E também não tem energia potencial porque o centro de massa do sistema muda muito pouco, então é despezível a variação de energia potencial:

O trabalho a gente já consegue calcular só pela fórmula com a pressão e o volume

E juntando as duas equações do passo 1:

Ahhh... se a gente dividir tudo pela massa:

Bem... pro estado inicial vamos pras tabelinhas... cê deve ter reparado que não tem essa temperatura (-2 °C) nas primeiras tabelas, né... então só resta uma tabela, que é a de sólido. Vamos lá então na tabela B.1.5:

Pegando o volume específico do sólido (atençãozona aqui porque lá em cima do lado do tem um “” e isso a gente tem que colocar também, mas quando passa pro outro lado vai dividindo):

E a energia interna específica do sólido:

Já podemos ir pro estado final. O que a gente tem?

Temos que a todo aquele gelo virou vapor saturado.

E como temos a pressão, que é sempre igual:

Como é aquecido só até tudo virar vapor, então a temperatura final é a temperatura de saturação nessa pressão.

Com isso a gente pode olhar na tabela B.1.2 (que a primeira coluna é a pressão, né) a temperatura final:

E também o volume específico final, né:

Ahhhh... sem esquecer da energia interna:

Vamos calcular esse bendito trabalho por unidade de massa.

Começando pelo trabalho:

Se a gente dividir pela massa:

Agora só falta o calor, né... ufaaaa. Já temos tudo, então é só calcular.

Amém.