Enunciado

Cinco quilogramas de água estão contidos em um conjunto cilindro- pistão, inicialmente a 5 bar e 240°C. A água é lentamente aquecida a pressão constante até um estado final. Considerando que a transferência de calor para o processo é de 2960 kJ, determine a temperatura no estado final, em °C, e o trabalho, em kJ. Os efeitos das energias cinética e potencial não são significativos.

Passo 1

Oieee, tudo bem?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante de termodinâmica! A essa altura dos exercícios você já deve ta craque em ver os dados nas tabelas ein kkkkk, vamo lá fazer mais uma!

Passo 2

Obtendo as propriedades de água a uma pressão de 5   b a r e temperatura de 240   ° C da Tabela A-4 “Propriedades de Vapor de Água Superaquecida”

  • h 1 = 2939,9   k J / k g
  • u 1 = 2707,6   k J / k g

Calculando a entalpia específica no estado final usando a fórmula

Q = m h 2 - h 1 → 2960 = 5 h 2 - 2939,9 → h 2 = 3531,9   k J / k g

Passo 3

Obtendo a temperatura final T 2 a uma pressão de 5   b a r e entalpia específica de 3531,9   k J / k g da Tabela A-4 “Propriedades de Vapor de Água Superaquecida” usando interpolação

3531,9 - 3483,9 3701,7 - 3483,9 = T 2 - 500 600 - 500 → T 2 = 522,03 ° C

Passo 4

Obtendo a energia interna final u 2 a uma pressão de 5   b a r e entalpia específica de 3531,9   k J / k g da Tabela A-4 “Propriedades de Vapor de Água Superaquecida” usando interpolação

3531,9 - 3483,9 3701,7 - 3483,9 = u 2 - 3128,4 3299,3 - 3128,4 → u 2 = 3166,115   k J / k g

Passo 5

Calculando a mudança na energia interna

Δ U = m u 2 - u 1 = 5 3166,115 - 2707,6 = 2292,575   k J

Calculando o trabalho feito usando a primeira lei da termodinâmica, desprezando os efeitos de energia cinética e potencial.

W = Q - Δ U = 2960 - 2292,575 = 667,425   k J

Resposta

T 2 = 522,03 ° C

W = 667,425   k J

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