Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 119
Um conjunto cilindro – pistão, que opera a pressão constante, apresenta área de seção transversal igual a e contém de água. Inicialmente, a temperatura e o título da água são iguais a . Sabendo que a taxa de evaporação da água é igual a , determine a taxa de transferência de calor para a água nesse processo.
Passo 1
Fala galera, beleza?
Pessoal temos um cilindro – pistão que opera sobe pressão constante e temos que determinar a taxa de transferência de calor para a água.
Taxa de transferência de calor nada mais é que um nome bonito pra falar taxa de trabalho, temos que calcular o fluxo do trabalho realizado.
Basicamente utilizaremos a fórmula do trabalho com a pressão constante, mas, esta fórmula será em função do fluxo, portanto:
Passo 2
Outro raciocínio que temos que ter em mente é o seguinte:
A massa do sistema é:
O que implica que a taxa de transferência de massa, ou melhor dizendo, o fluxo de massa é:
Resultando em:
Como temos esta relação, temos que calcular qual é o fluxo volumétrico que está sendo aplicado no nosso trabalho.
Temos que para determinar o volume é:
E
E sabemos que o volume total é a soma dos dois:
Mas, lembrando que estamos falando de fluxo e não apenas de volume. Para colocarmos o nosso volume em função do fluxo, teremos que utilizar o fluxo de massa e não simplesmente a massa do sistema.
Aplicando a ideia na nossa equação de volume, fica:
E como , temos:
E a diferença entre o volume específico de vapor e líquido configura o volume específico da fase líquido e vapor.
E esse é o nosso fluxo de volume.
Passo 3
Com o fluxo de volume determinado, vamos aplicar a fórmula do fluxo de trabalho:
Com as condições de estado definidas vamos utilizar a tabela para encontrar o nosso volume específico e pressão.
Para , temos:
E a taxa da massa de vapor o nosso enunciado nos forneceu.
Substituindo valores:
É isso galera, valeu!