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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 25

Um conjunto cilindro-pistão sem atrito, com um bom isolamento térmico, conforme mostrado na Fig. P8.31, contém amônia a 5 ° C e 92,9 % de título, condição na qual o volume é de 200   l . A força externa sobre o pistão é então aumentada lentamente, comprimindo a amônia até que sua temperatura atinja 50 ° C . Qual o trabalho realizado sobre a amônia durante esse processo?

Passo 1

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

Nós temos os seguintes descritos no enunciado,

V = 0,2   m 3

x 1 = 0,929

T 1 = 278,15   K

T 2 = 323,15   K

O processo é reversível, com isso

S g e n = 0   e   Q 2 = 0

Primeiro vamos configurar duas equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular o trabalho necessário, usaremos a equação de energia para nosso controle de massa de amônia no cilindro:

Q 2 = m u 2 - u 1 + W 2

E com isso, temos a equação da entropia

m s 2 - s 1 = Q 2 T + S g e n

Tanto Q 2 e S g e n são iguais a zero, logo,

s 2 = s 1

Passo 2

Como recebemos qualidade no estado 1, sabemos que estamos na região de duas fases. Para calcular a entropia, volume e energia interna específica do estado 1, primeiro precisamos obter a entropia, volume e energia interna de saturação e evaporação da TABELA B.2.1 correspondente a T 1 :

s f = 0,7951 k J k g   K

s f g = 4,4715 k J k g   K

u f = 202,77 k J k g

u f g = 1119,2 k J k g

v f = 0,001583 m 3 k g

v f g = 0,2414 m 3 k g

Calculando o volume específico do estado 1, entropia e energia interna usando a equação

s 2 = s 1 = s f + x 1 s f g

Fazendo a substituição

s 2 = 0,7951 + 0,929 ∙ 4,4715 = 4,9491 k J k g   K

Para u 1

u 1 = u f + x 1 u f g

Novamente, fazendo a substituição

u 1 = 202,77 + 0,929 ∙ 1119,2 = 1242,51 k J k g

Resposta

u 1 = 1242,51 k J k g

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