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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 39

Um arranjo cilindro-pistão isolado termicamente tem um volume interno inicial de 0,15   m 3 e contém vapor a 400   k P a e 200 ° C . O vapor é expandido em um processo adiabático e o trabalho produzido, medido cuidadosamente, é de 30   k J . Afirma-se que o estado final da água está na região bifásica (líquido e vapor). Como você avalia essa afirmação?

Passo 1

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

Recebemos os seguintes dados para a água:

P 1 = 400   k P a

T 1 = 200 ° C

V 1 = 0,15   m 3

W = 30   k J

Para ver qual é a fase final deste processo, devemos ver se s 2 = s g é maior, menor ou igual à entropia específica inicial. Da tabela de água superaquecida B.1.3. correspondente a P 1 = 400   k P a e T 1 = 200 ° C podemos encontrar o volume específico do estágio 1, energia interna e entropia:

u 1 = 2646,83 k J k g

v 1 = 0,53422 m 3 k g

s 1 = 7,1706 k J k g   K

A equação de energia

Q = m ∙ u 2 - u 1 + W

Com esta equação, podemos deduzir a transferência de calor, o que faremos no próximo tópico.

Passo 2

Este é um processo adiabático, portanto, não há transferência de calor:

Q = 0

A energia interna específica do estágio 2 é igual a:

u 2 = u 1 - W m = u 1 - W ∙ v 1 V 1  

Fazendo a substituição

u 2 = 2646,83 - 30 ∙ 0,53422 0,15 = 2539,9 k J k g

Da tabela de água saturada (a B.1.1), com valores correspondentes a u 2 = 2539,9 k J k g , podemos encontrar a entropia de saturação do estágio 2:

s 2 = s g = 7,0269 k J k g   K

Nós podemos ver que s 1 > s g , então, a água está em estado superaquecido.

Resposta

Respondido acima!

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