Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 64
64 A Fig. P5.64 mostra um conjunto cilindro – pistão vertical que contém 5 kg de R-22 a 10°C. O pistão se movimenta, transferindo-se calor ao sistema, e quando o pistão encosta nos esbarros, o volume da câmara se torna igual ao dobro do inicial. Transfere-se uma quantidade adicional de calor ao sistema até que a temperatura atinja 50°C e, neste estado, a pressão é igual a 1,3 MPa. Nestas condições, determine:
a. O título no estado inicial
b. A transferência de calor no processo global
Passo 1
Entendendo um pouco o problema: o pistão sobe a pressão constante () e depois, na segunda parte, o volume é constante ()
Nessa questão vamos usar a equação do trabalho pra pressão constante:
E também a equação da energia:
E as tabelas do final do livro.
Passo 2
Já começando com esse negócio do volume constante:
E como , então:
E do estado 3 a gente consegue achar as paradas, né... porque temos a pressão e a temperatura. Repare que a pressão de saturação (olhando na tabela B.4.1) para 50°C é mais alta que 1,3 MPa, então temos vapor superaquecido.
Então olhando na tabela B.4.2, para 1,3 MPa e 50°C (vamos precisar interpolar):
- o volume específico:
- a energia interna específica: (infelizmente a tabela desse livro não dá a energia interna, mas é só a gente lembrar que )
Passo 3
Então a gente pode determinar o estado 1:
Olhando na tabela B.4.1 a gente vê na linha de 10°C que então temos duas fases. Sendo assim a gente calcular o título:
Calculando a energia interna específica:
Passo 4
No estado 2 a gente tem a pressão, já que é constante, e é a pressão de saturação a 10°C:
E também temos o volume específico:
Passo 5
Agora dá pra calcular o trabalho:
E então calcular a transferência de calor: