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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 75 (1)

Um conjunto cilindro-pistão contém etileno a 1,536   M P a e - 13 ° C . Calor é transferido do tanque até que o etileno atinja o estado de líquido saturado a 1,536   M P a . Determine o trabalho e a transferência de calor específica neste processo.

Passo 1

Me acompanha na resolução desta questão?

Bora lá!

Começamos o nosso problema expondo os dados a respeito do Etileno que temos:

T 1 = - 13 ° C = 260,2   K

p 1 = p 2 = 1,536   M P a

x 2 = 0

Pela Tabela A.2, obtemos:

T c = 282,4   K

p c = 5,04   M P a

E Pela Tabela A.4:

R = 0,29637   k J / k g ⋅ K

c p = 1,5482   k J / k g ⋅ K

Vamos analisar os estágios do processo.

Passo 2

Estágio 1:

T r 1 = 260,2 282,4 = 0,921

p r 1 = p r 2 = 1,536 504 = 0,305

Pela Fig. D.1, obtemos:

Z 1 = 0,85

Pela Fig. D.2, obtemos:

( h * - h 1 ) R T c = 0,40

h * - h 1 = 0,40 ⋅ 0,29637 ⋅ 282,4 = 33,5

Com os dados obtidos, conseguimos calcular o volume especifico inicial:

v 1 = Z 1 R T 1 p 1 = 0,85 ⋅ 0,29637 ⋅ 260,2 1536

v 1 = 0,042675   m 3 / k g

Passo 3

Estágio 2:

p r 2 = 0,305

Pela Fig. D.1, obtemos:

T r 2 = 0,824

Calculando T 2 :

T r 2 = T 2 T c

0,824 = T 2 282,4

T 2 = 232,7   K

Novamente pela Fig. D.1, obtemos:

Z 2 = 0,05

Pela Fig. D.2, obtemos:

( h * - h 2 ) R T c = 4,42

h * - h 2 = 4,42 ⋅ 0,29637 ⋅ 260,2 = 369,9

Com os dados obtidos, conseguimos calcular o volume especifico final:

v 2 = Z 2 R T 2 p 2 = 0,05 ⋅ 0,29637 ⋅ 23,4 1536

v 2 = 0,002245   m 3 / k g

Passo 4

Calculando ( h 2 * - h 1 * ) :

h 2 * - h 1 * = c p ( T 2 - T 1 )

h 2 * - h 1 * = 1,5482 ⋅ ( 232,7 - 260,2 )

h 2 * - h 1 * = - 42,6   k J / k g

Passo 5

Vamos terminar o nosso problema.

Determinando o trabalho do processo:

W 12 = ∫ p d v = p ( v 2 - v 1 )

W 12 = 1536 ⋅ ( 0,002245 - 0,042675 )

W 12 = - 62,1   k J / k g

Calculando a transferência de calor específica do processo:

Q 12 = u 2 - u 1 + W 12

Q 12 = h 2 - h 1

Q 12 = h 2 * - h 1 * - h * - h 2 - h * - h 1

Q 12 = - 42,6 - 369,9 + 33,5

Q 12 = - 379   k J / k g

Nem deu pra cansar né?

Até a próxima!

Resposta

W 12 = - 62,1   k J / k g

Q 12 = - 379   k J / k g

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