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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 35

Um conjunto cilindro-pistão contém 1   k g de água líquida a 20   ° C e 300   k P a . Inicialmente, o pistão flutua, de modo semelhante ao conjunto do Problema 4.32, com um volume interno máximo de 0,002   m 3 (se o pistão tocar os batentes). Calor é então adicionado até que uma pressão final de 600   k P a seja atingida. Determine o volume final e o trabalho realizado no processo.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! A água é nosso volume de controle, então a massa é constante. Inicialmente, a 20   ° C nós encontramos a pressão de P s a t = 2,34   k P a para a água na Tabela B.1.1. Nesse mesmo estado, nós temos líquido comprimido com o volume específico:

v 1 = v l = 0,00 1002   m 3 / k g

Quando o pistão está parado nos batentes, a 300   k P a , nós temos o volume interno máximo dado pelo enunciado:

v 1 a = 0,002   m 3 / k g

Como a pressão final P 2 = 600   k P a é maior do que a pressão de subida, o pistão no estado continua encostado nos batentes e volume específico é o mesmo:

v 2 = 0,002   m 3 / k g

E pelo enunciado,

V 2 = 0,002   m 3

A pressão de subida é constante e igual a 300   k P a , então o trabalho pode ser dado por:

W 1 → 2 = m ∫ P d v = m P v 2 - v 1

W 1 → 2 = 1   k g 300   k P a 0,002 m 3 k g - 0,001002 m 3 k g =

W 1 → 2 = 0,30   k J

Resposta

W 1 → 2 = 0,30   k J

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