Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 57
57 A Fig. P5.57 mostra um conjunto cilindro-pistão, no qual atua uma mola linear, e que contém 0,5 kg de vapor d’água saturado a 120 °C. A área de seção transversal do êmbolo é igual a 0,05 m2 e a constante da mola é 15 kN/m. Calor é, então, transferido para a água e o pistão se movimenta.
a. Qual é a temperatura da água no cilindro quando a pressão atingir 500 kPa?
b. Calcule o calor transferido neste processo.
Passo 1
Pra essa questão vamos usar a equação da energia:
E pra achar o trabalho:
E também podemos usar uma equação que já tem pronta pra pistão com mola:
E não podem faltar as tabelas do final do livro.
Passo 2
No estado 1, como temos a temperatura e sabe que é vapor saturado, então olhamos na tabela B.1.1:
- volume específico:
- energia interna específica:
- a pressão:
Passo 3
E no estado dois temos a pressão, então jogamos na equação e achamos a velocidade específica 2:
Bom... olhando na tabela B.1.2, pra 500 kPa, a gente vê que , então é vapor superaquecido.
Vamos olhar, então, na tabela B.1.3 na parte de 500 kPa e procurar esse v.
Interpolando:
- pra temperatura:
- pra energia interna específica:
Passo 4
Calculando o trabalho:
Pro calor transferido: