Água contida em um conjunto cilindro-pistão, inicialmente à temperatura de -300°F (148,9°C), um título de 90% e um volume de 6 ft3 (0,17 m3), é aquecida a temperatura constante até o estado de vapor saturado. Considerando que a taxa de transferência de calor é de 0,3 Btu/s (0,32 kW), determine o tempo, em minutos, para que este processo da água ocorra. Os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis.

É dado que:

• Temperatura inicial:
• Título inicial:
• Volume inicial:
• Estado final é vapor saturado
• Taxa de transferência de calor:
• Efeitos de energia potencial e cinética são desconsideradas

Um desenho do processo em um diagrama

Para achar o tempo para esse processo ocorrer, primeiro fazemos o balanço de energia

Para achar o trabalho, usando a fórmula para expansão e compressão devido a pressão do fluido

Para achar o volume específico no estado 1, usando a fórmula para uma mistura bifásica

Em das tabelas de água saturada

Substituindo os valores na equação

A massa é dada por

O estado final é vapor saturado, sabemos que o volume é

Sabendo os volumes nos dois estados, e que a pressão é constante em um sistema pistão-cilindro, resolvendo para o trabalho

A energia interna no estado 1 é dada por

Para das tabelas de água saturada

Substituindo os valores para o tempo