Enunciado

Conforme ilustrado na Fig. P3.22, um conjunto cilindro-pistão contém 0,1 kg de água a 100ºC. O pistão está livre para mover-se suavemente no cilindro. A pressão atmosférica local e a aceleração da gravidade são de 100 kPa e 9,81 m/s^2, respectivamente. Para a água, determine a pressão, em kPa, e o volume, em cm^3.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Voltando ao nosso bom e velho sistema cilindro-pistão hehe

Passo 2

É dado que

  • Massa da água: m a = 0,1   k g
  • Temperatura da água: T = 100 ° C
  • Pressão atmosférica local: p a t m = 100   k P a
  • Aceleração da gravidade local: g = 9,81   m / s 2
  • Massa do pistão: m p = 50   k g
  • Área do pistão: A = 0,01   m 2

Passo 3

O peso do pistão é dado por

W = m p ⋅ g = 50 k g 9,81 m / s 2 = 490,5   N

A pressão na água pode ser calculada por

p á g u a = p a t m + W A = 100   k P a + 490,5   N 0,01   m 2 = 149,05   k P a

Passo 4

A T = 100 ° C e p = 149,05   k P a , a água está abaixo da saturação, e é um líquido comprimido. Nesse caso, podemos aproximar o volume específico do líquido pelo valor líquido usando

v T , p ≈ v f T

Da tabela de água saturada – tabela de temperatura em T , obtemos o seguinte dado

  • Volume específico de líquido saturado: v f = 1,0435 ⋅ 10 - 3 m 3 / k g

O volume da água pode ser calculado como

V = m a + v f = 0,1 k g 1,0435 ⋅ 10 - 3 m 3 / k g = 104,35   c m 3

Resposta

p á g u a = 149,05   k P a

V = 104,35   c m 3

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