53 Inicialmente, um conjunto cilindro – pistão, contém água a 1000 kPa e 250°C. É realizado um processo isotérmico até que a água atinja o estado de vapor saturado. Determine o trabalho específico e a transferência de calor específica nesse processo. Estime o trabalho específico com a curva do processo no diagrama p-v e compare com o valor obtido com o calculado anteriormente.

Passo 1

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

q = T Δ s

E também a equação da energia:

Δ u = q - w

Ahhh... e as tabelinhas lá do final do livro, né....

Passo 2

Para o estado inicial... se a gente olhar na tabela B.1.1 a pressão de saturação pra 250°C vamos ver que é mais alta que 1000 kPa, então a gente tem vapor superaquecido, né. Vamos ter que mudar de tabela..

Pegando os dados na tabela B.1.3:

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 2709,91   k J / k g

- a entropia específica inicial:

s 1 = 6,9246   k J / k g K

Passo 3

Bom... no estado final vamos ter só vapor saturado, então a gente volta pra tabela B.1.1:

- a energia interna específica final:

2602,37   k J / k g

- a entropia específica final:

s 2 = 6,0729   k J / k g K

Passo 4

Agora já dá pra calcular a transferência de calor específica:

q = T Δ s

q = 250 + 273 × 6,0729 - 6,9246

q = - 445,6   k J / k g

E daí calculamos o trabalho específico:

Δ u = q - w

2709,92 - 445,6 = - 445,6 - w

w = - 338   k J / k g

Resposta

q = - 445,6   k J / k g

w = - 338   k J / k g

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