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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 27

Um arranjo cilindro-pistão contém água a - 2 ° C , pressurizada a 150   k P a pela pressão atmosférica exterior e pela massa do pistão, conforme mostrado na Fig. P5.27. A água é então aquecida até tornar-se vapor saturado. Determine a temperatura final, o trabalho específico e a transferência de calor por unidade de massa para o processo.

Passo 1

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

Primeiramente, vamos anotar os dados, fornecidos através do enunciado, com isso, nós temos que

p 1 = p 2 = 150   k P a

T 1 = - 2 ° C

Em primeiro lugar, temos que determinar as propriedades específicas do estado 1 e do estado 2. Para a temperatura T 1 = - 2 ° C usando a tabela B.1.2 podemos ver que a temperatura é menor que a temperatura de saturação. Passando para a tabela B.1.5 podemos concluir que a água existe na área líquida-água, onde o volume específico e a energia interna específica serão:

v 1 ≈ v f = 0,0010905 m 3 k g

u 1 ≈ u f = - 337,61 k J k g

Como o estado 2 é definido como o estado que existe na linha de vapor saturado, na mesma pressão, podemos concluir que as propriedades do estado 2 de acordo com a tabela B.1.2 são:

v 2 ≈ v g = 1,15933 m 3 k g

u 2 ≈ u g = 2519,64 k J k g

Com isso, a temperatura será igual a

T 2 = T s a t = 111,37 ° C

Passo 2

O trabalho específico é definido como:

w 1 - 2 = p ∙ v 2 - v 1

Substituindo os termos, nós temos que

w 1 - 2 = 150 k P a ∙ 1,15933 m 3 k g - 0,0010905 m 3 k g = 173,736 k J k g

O calor específico é obtido da seguinte forma:

q 1 - 2 = δ u - w 1 - 2

Novamente, fazendo a substituição

q 1 - 2 = - 337,61 k J k g - 2519,64 k J k g - 173,736 k J k g

Com isso, nós temos que

q 1 - 2 = - 3030,986 k J k g

Resposta

T 2 = T s a t = 111,37 ° C

w 1 - 2 = 173,736 k J k g

q 1 - 2 = - 3030,986 k J k g

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