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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 24

Um conjunto cilindro-pistão contém 1   k g de água líquida a 20 ° C e 300   k P a . Existe uma mola linear instalada sobre o pistão de forma que quando a água é aquecida a pressão atinge 3   M P a tem um volume de 0,1   m 3 .

a. Determine a temperatura final e trace o diagrama P-v para o processo.

b. Calcule o trabalho e a transferência de calor para o processo.

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

T = 60 ° C

V 2 = 1,1 V 1

Da tabela de água saturada B.1.1, com valores correspondentes a T = 60 ° C , nós podemos obter a pressão de estágio 1 e o volume específico:

P 1 = P s a t = 19,941   k P a

v 1 = v g = 7,67071 m 3 k g

Com isso, o volume final específico é igual a

v 2 = 1,1 ∙ v 1 = 1,1 ∙ 7,67071 = 8,4378 m 3 k g

Já na tabela de água superaquecida B.1.3, com valores correspondentes a P = 10   k P a e T = 50 ° C , nós podemos obter o volume específico:

v = 14,86920 m 3 k g

Já para o caso de P = 10   k P a e T = 100 ° C

v = 17,19561 m 3 k g

Usando o método de interpolação linear, podemos encontrar o volume específico de água de temperatura T = 60 ° C

v 60 = 14,86920 + 60 - 50 100 - 50 ∙ 17,19561 - 14,86920 = 15,33448 m 3 k g

Passo 2

Agora podemos calcular a pressão final correspondente à temperatura T = 60 ° C com o método de interpolação linear usando:

v 60 = 15,33448 m 3 k g

v 1 = 7,67071 m 3 k g

v 2 = 8,4378 m 3 k g

P 1 = 19,941   k P a

P = 10   k P a

A pressão final é igual a:

P 2 = 19,941 + 10 - 19,941 15,33448 - 7,67071 ∙ 8,4378 - 7,67071 = 19   k P a .  

Resposta

P 2 = 19   k P a

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