Enunciado

Um cilindro de teste, fechado e rígido, com volume de 0,1   l contém água no ponto crítico. Ele é resfriado até que a temperatura de água atinja 20 ° C . Calcule a quantidade de calor transferido da água.

Passo 1

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

Nós temos as seguintes informações,

V = 0,1   L = 0,0001   m 3

Para a temperatura

T 1 = T C = 373,946   C ≈ 374,1   C

Pela tabela

T 2 = 20 ° C

De acordo com a tabela B.1.1 podemos ver que os valores de volume específico da água saturada e do líquido saturado são iguais entre si na temperatura de 374,1 ° C que é igual à temperatura do ponto crítico. Portanto, as propriedades deste estado são:

v 1 = 0,003155 m 3 k g

u 1 = 2029,58 k J k g

Agora, de acordo com a temperatura do estado 2, T = 20 ° C e como o processo é a volume constante, portanto o volume específico permanece o mesmo, significando v 1 = v 2 ​. Se olharmos na tabela B.1.1 podemos concluir que o estado existe na área líquido-vapor, o que significa que temos que determinar a qualidade da mistura.

v 2 = v f + x ∙ v f g

Isolando o x , nós obtemos o seguinte resultado

x = v 2 - v 1 v f g

Substituindo os termos,

x = 0,003155 m 3 k g - 0,001002 m 3 k g 57,7887 m 3 k g

Com isso, nós temos que

x = 0,000037256

Podemos determinar a energia interna específica do estado 2:

u 2 = u f + x ∙ u f g

Substituindo os valores

u 2 = 83,94 k J k g + 0,000037256 ∙ 2318,98 k J k g

Logo,

u 2 = 84,0264 k J k g

Passo 2

Como o processo é um processo de volume constante, e a transferência de calor é definida usando a equação para balanço de energia como:

Q 1 - 2 = - δ U + W 1 - 2

O trabalho realizado no processo é igual a zero, pois é função da variação do volume que é igual a zero. Agora a equação fica:

Q 1 - 2 = - δ U

Desenvolvendo os termos

Q 1 - 2 = m ∙ u 1 - u 2

A massa é definida como:

v = V m → m = V v

Substituindo os valores

m = 0,0001   m 3 0,003155 m 3 k g = 0,0317   k g

A transferência de calor é dada por

Q 1 - 2 = 0,0317   k g ∙ 2029,58 k J k g - 84,0264 k J k g

Com isso, nós temos que

Q 1 - 2 = 61,67   k J

Resposta

Q 1 - 2 = 61,67   k J

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