Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 109
Um conjunto cilindro – pistão contém água. Inicialmente, o volume interno do conjunto é e a água se encontra como vapor saturado a . O vapor expande num processo politrópico, com , até que a pressão se torne igual a . Determine a transferência de calor neste processo.
Passo 1
Fala galera, partiu resolver mais uma?
Temos um processo de expansão politrópica e temos que determinar a transferência de calor neste processo.
Bem pessoal a transferência de calor é definida pela seguinte equação:
Em que o trabalho terá que ter uma atenção maior, pois, como o nosso expoente é igual a 1, teremos uma fórmula de trabalho um pouquinho diferente da usual.
E vamos ficar atentos para a informação do estado inicial que é de na fase de vapor saturado, nas tabelas da água podemos encontrar algumas variáveis desejadas.
Passo 2
Pessoal vamos explicitar as variáveis desejadas que pode encontrar sobe a condição de estado inicial.
Olhando na tabela sobe a temperatura , temos que:
Daqui já podemos extrair mais um dado importante que é a massa do sistema, iremos precisar da massa para o cálculo da transferência de calor.
Passo 3
Bem pessoal como vocês viram para o cálculo do trabalho temos que ter o volume final. Para determinar o volume final vamos utilizar uma das relações isotrópicas entre .
No nosso caso vamos utilizar volume específico:
Substituindo valores:
Galera com calculado e sabendo , podemos acessar a tabela , sabemos que é esta tabela devido no estado inicial nós já termos vapor saturado, se expandirmos vapor saturado segundo o diagrama de fases da água teremos vapor superaquecido.
Passo 4
Com todas as variáveis necessárias determinadas podemos calcular o nosso trabalho:
Substituindo os dados:
Passo 5
Galera com trabalho solucionado podemos calcular o calor transferido, vamos lá?
Reescrevendo a fórmula do calor, temos:
Substituindo os valores que calculamos, o calor transferido é determinado por:
É isso galera, valeu!