Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 70
70 O tanque rígido A mostrado da Fig. P5.70 apresenta volume igual a 0,6 m3 e contém 3 kg de água a 120 °C e o tanque rígido B apresenta volume igual a 0,4 m3 e contém água a 600 kPa e 200 °C. Os tanques estão conectados ao conjunto cilindro – pistão do modo indicado na figura. O pistão do conjunto inicia seu movimento quando a pressão interna se torna igual a 800 kPa. As válvulas são abertas vagarosamente e calor é transferido a água até que se atinja um estado uniforme com temperatura igual a 250 °C. Determine o volume ocupado pela água no estado final, o trabalho realizado e a transferência de calor no processo.
Passo 1
Nessa questão vamos usar a equação da energia:
E também pra calcular o trabalho:
Ahhh.. não podem faltar as tabelas do final do livro.
Passo 2
No estado A1 a gente tem a temperatura e pode calcular o volume específico:
Se a gente olhar na tabela B.1.1, na linha de 120 °C, a gente vê que , então temos duas fases. Daí calculamos o título:
E calcular a energia interna específica:
Passo 3
No estado B1, se olharmos na tabela B.1.1 a pressão de saturação pra 200 °C é mais baixa que 600 kPa, então temos vapor superaquecido.
Olhando, então, na tabela B.1.3 pra 600 kPa e 200 °C:
- volume específico:
- energia interna específica:
Podemos calcular a massa:
E também calcular o volume do estado 1 todo:
Passo 4
No estado 2 a gente pode olhar na tabela B.1.1 que a pressão de saturação pra 250°C é mais alta que 800 kPa, então temos vapor superaquecido.
Olhando na tabela B.1.3 pra 800 kPa e 250°C:
- volume específico:
- energia interna específica:
Agora podemos calcular o volume:
Passo 5
Calculando o trabalho:
E calculando, finalmente, a transferência de calor: