Enunciado

52 Um conjunto cilindro – pistão, que opera, a pressão constante, contém 2 kg de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão na água são iguais a 250°C e 1,0 MPa. É transferido calor da água até que o fluido atinja o estado de líquido saturado. Determine o trabalho realizado e a transferência de calor nesse processo. Construa as curvas do processo nos diagramas T-s e p-v.

Passo 1

Vamos lá... pra essa vamos considerar o processo reversível e vamos usar a equação:

W = P Δ V

E também, pra transferência de calor, a equação da energia:

Δ U = Q - W

E as tabelas lá do final do livro, né.

Passo 2

Se a gente olhar na tabela B.1.1 a pressão de saturação pra 250°C, vai ver que é mais alta que 1000 kPa, então nós temos inicialmente, vapor saturado. Vamos mudar de tabela.

Pegando os dados na tabela B.1.3:

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 2709,91   k J / k g

- o volume específico inicial:

v 1 = 0,23268   m 3 / k g

Passo 3

No estado nós temos só líquido saturado, então voltamos pra tabela B.1.2 (já que a gente sabe a pressão e não sabe a temperatura)

-a energia interna específica final:

u 2 = 761,67   k J / k g

- o volume específico final:

v 2 = 0,001127   m 3 / k g

Passo 4

Aí dá pra calcular o trabalho, né:

W = P Δ V

Como temos a massa:

W = P m Δ v

W = 1000 × 2 × 0,001127 - 0,23268

W = - 463,1   k J

E a tranferência de calor:

Δ U = Q - W

m Δ u = Q - W

2 × 761,67 - 2709,91 = Q - - 463,1

Q = - 4359,6   k J

Resposta

W = - 463,1   k J

Q = - 4359,6   k J

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