Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 69
69- Um conjunto cilindro-pistão contém de água. Inicialmente a água se encontra como vapor saturado a .
A água é então resfriada, num processo a pressão constante e transferindo calor para o ambiente que se encontra a , até que seu volume específico se torne igual a metade do inicial.
Determine o trabalho realizado, o calor transferido e a variação total de entropia nesse processo.
Passo 1
Bem vindos a mais uma questão, espero conseguir solucionar sua dúvida nessa questão
Vamos começar então pelo estado inicial que está a e que pela tabela (que é a tabela que lida com o vapor em função da pressão) tem as seguintes propriedades para o vapor saturado
E esses são os valores necessários para calcularmos a geração de entropia, depois vocês verão
Passo 2
Agora vamos para os dados do estado
Que é o estado quando a água foi resfriada para com a mesma pressão de porém com o volume específico a metade do estado anterior, ou seja:
O problema é que com essa abordagem nós não podemos dizer que o líquido está totalmente saturado ou vaporizado, ela tem uma titulação
Então precisamos encontrar essa titulação para continuar com a questão, a temos os seguintes volumes específicos
Dados da tabela
Então:
O que nos dá as seguintes entropias e entalpias para o estado final
Passo 3
Beleza temos todos esses dados mas o que faço com eles?
Vamos por partes, primeiro o trabalho realizado, como ele é a pressão constante então:
O que nos dá:
Como temos uma diminuição do volume específico do estado 1 para o estado , então o trabalho é negativo. O que faz bastante sentido.
Agora a transferência de calor, que será dada por:
Note que como organizamos tudo é bem mais fácil encontrarmos os valores :D
Agora o tanto de entropia que foi gerada será dada por:
Onde a temperatura de operação é a temperatura de
Então pelos dados que anotamos:
E assim temos todas as respostas que a pergunta nos fez, te vejo na próxima
