Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 131
131 O conjunto cilindro – pistão mostrado na Fig. P8.131 contém água. Um sistema hidráulico mantéma pressão na face superior do pistão constante e igual a 10 MPa. Inicialmente, o volume interno do conjunto é 100 litros e a temperatura da água é igual a 700°C. A água é então resfriada até que se atinja o estado de líquido saturado. O calor envolvido neste processo é transferido para a máquina térmica cíclica mostrada na figura. A máquina rejeita calor no ambiente que pode ser considerado como um reservatório térmico que apresenta temperatura igual a 30°C. Admitindo que o processo global seja reversível, determine o trabalho líquido realizado pela máquina térmica.
Passo 1
Nessa questão vamos suar a equação da energia:
Calcular o trabalho por:
Lembrar que:
E a equação da entropia:
E pro trabalho da máquina térmica:
Passo 2
No estado 1, como a temperatura de saturação (olhando na tabela B.1.2) pra 10 MPa é mais baixa que 700°C, então vamos ter vapor superaquecido.
Olhando, então na tabela B.1.3:
- volume específico:
E calculando a massa:
- entalpia específica:
- entropia específica:
Passo 3
Já no estado 2 vamos ter só líquido saturado. Olhando na tabela B.1.2 (pra 10 MPa):
- entalpia específica:
- entopia específica:
Passo 4
Usando a equação da energia:
E usando a equação da entropia: (com )
E calculando o trabalho da máquina térmica: