Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 37

Água a 1000   k P a e 250 ° C é levada ao estado de vapor saturado através de um processo adiabático em um conjunto cilindro-pistão. Determine a temperatura final, T , e o trabalho por unidade de massa. Estime o trabalho específico pela área no diagrama P-v e compare com o valor correto.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados para a substância água, fornecidos pelo enunciado

p 1 = 1000   k P a

T 1 = 523,15   K

Primeiro vamos configurar duas equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular a transferência de calor necessária, usaremos a equação de energia para nossa massa de controle:

q 2 = u 2 - u 1 + w 2

Da equação de entropia, nós temos que

m s 2 - s 1 = ∫ Q T + S 2 g e n

O lado direito será igual a zero, com isso, chegamos a seguinte conclusão

s 2 = s 1

Passo 2

Primeiro vamos obter algumas propriedades da água das tabelas. Da TABELA B.1.3 correspondente a T 1 e p 1 obteremos o volume específico do estado 1 e a energia interna:

s 1 = 6,9246 k J k g   K

u 1 = 2709,91 k J k g

v 1 = 0,23268 m 3 k g

A seguir iremos para a TABELA B.1.3 e obteremos a energia interna do vapor saturado correspondente a T 1 = T s a t para verificar se nossa energia interna é maior que isso.

u g = 2583,64 k J k g

Nós podemos ver que

u 1 = 2709,91 > u g = 2583,64

O que significa que nossa substância está realmente na região superaquecida.

Passo 3

Sabemos que nossa substância no estado 2 está na fase de vapor saturado, então da TABELA B.1.1 correspondente a x 2 = 1 e s 1 = s 2 , obteremos a pressão do estado 2, volume específico e energia interna usando o método de interpolação linear:

p 2 = p b a i x a + s 2 - s b a i x a p c i m a - p b a i x o s c i m a - s b a i x o  

Substituindo os termos,

p 2 = 361,3 + 6,9246 - 6,9298 415,4 - 361,3 6,8832 - 6,9298 = 367,34   k P a  

Para o u 2

u 2 = u b a i x o + p 2 - p b a i x o u c i m a - u b a i x o p c i m a - p b a i x o

Novamente, fazendo a substituição

u 2 = 2550,02 + 367,34 - 361,3 2554,86 - 2550,02 415,4 - 361,3 = 2550,56 k J k g

Finalmente, para v 2

v 2 = v b a i x o + p 2 - p b a i x o u c i m a - u b a i x o p c i m a - p b a i x o

Logo,

v 2 = 0 , 50885 + 367,34 - 361,3 ( 0,44632 - 0,50885 ) 415,4 - 361,3 = 0,50187 m 3 k g  

Passo 4

Calculando o trabalho reversível

w 2 = q 2 - u 2 - u 1

Com isso,

w 2 = 0 - 2550,56 - 2709,91 = 159,35 k J k g

Estimando o trabalho reversível da área no diagrama p-v:

w 2 e s t = 1 2 p 1 + p 2 v 2 - v 1

Fazendo a substituição

w 2 e s t = 1 2 1000 + 367,34 0,50187 - 0,23268

Logo,

w 2 e s t = 184 k J k g

Resposta

Respondido acima!

Exercícios de Livros Relacionados

Considere um processo durante o qual nenhuma entropia é gerada S g e r = 0 . A destruição da exergia para esse processo tem que necessariamente ser zero?
É possível criar a entropia? É possível destruí-la?
Como podemos comparar o valor da integral ∫ 1 2 δ Q / T considerando um processo reversível e um processo irreversível entre os mesmos estados finais?
Um processo isotérmico é necessariamente reversível internamente? Explique a resposta com um exemplo.
A entropia de uma batata assada quente diminui à medida que ela esfria. Isso viola o princípio do aumento da entropia? Explique.