Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 34
Um conjunto cilindro-pistão contém de água líquida a e . Existe uma mola linear montada sobre o pistão de forma que quando a água é aquecida a pressão atinge com um volume de . Determine a temperatura final e o calor transferido no processo.
Passo 1
Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!
Primeiramente, vamos anotar os dados fornecidos no enunciado da questão, que são respectivamente,
Primeiramente vamos determinar as propriedades do estado 1 e do estado 2. Como o estado 1 existe na temperatura e pressão igual a , usando a tabela de água líquida comprimida, encontramos o volume específico e a energia interna específica:
Como a massa da água é igual a , podemos determinar o volume do estado 1 e o volume específico do estado 2:
Com isso, nós temos que
E para
Passo 2
Agora, podemos determinar a energia interna específica do estado 2, pois a pressão do estado 2 é e o volume específico igual a . De acordo com a tabela B.1.2 podemos ver que o valor do volume específico está localizado em algum lugar entre os valores do volume específico do líquido saturado e vapor saturado. Portanto, temos que determinar a qualidade da mistura como:
Isolando o
Podemos concluir que a temperatura do estado 2 é igual à temperatura de saturação nesta pressão, pois o estado 2 existe na área líquido-vapor.
Passo 3
Como o estado 2 está localizado na área líquido-vapor, podemos calcular a energia interna específica como:
Substituindo os valores, nós temos que
Finalmente podemos determinar o trabalho realizado:
Novamente, fazendo a substituição de valores
E a transferência de calor para o sistema como:
Fazendo a substituição