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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 65

Considere um arranjo cilindro-pistão como mostra na F i g .     P 4.64 Inicialmente, o arranjo contém 50   k g de água a 200   k P a e o volume interno do conjunto é igual a 0,1   m 3 . O volume interno do conjunto é 0,5   m 3 quando o pistão está encostado nos esbarros. A água é então aquecida até 200 ° C . Determine o trabalho realizado no processo e também a pressão e o volume da água no estado final.

Passo 1

Beleza pessoal? Bora resolver mais uma hoje!

Seguinte temos um sistema cilindro pistão:

E temos que determinara pressão no estado final, volume e trabalho realizado no processo em que a temperatura da água aumenta.

Passo 2

Para esta tarefa temos este diagrama P-V que descreve o comportamento do sistema:

O sistema apenas altera sua pressão final no momento em que o pistão encosta nos esbarros, ou seja, durante o processo temos uma pressão constante.

Sabendo disso vamos utilizar a pressão P 1 = P 1 a e também o volume específico de v 1 a = v 2 para encontrar a temperatura de parada no ponto 1 a .

Com esta temperatura T 1 a encontrada poderemos encontrar nas tabelas a posição do nosso estado final e saber P 2 .

Passo 3

Calculando o volume específico v 1 a :

v 1 a = V 2 m = 0.5 50 = 0,01   m 3 / k g

Com P 1 a = 200   k P a e v 1 a = 0,01   m 3 / k g , temos que na tabela B . 1.2 :

v L < v 1 a < v V

T 1 a ≈ 120,23   ° C

Como T 1 a < T 2 e v 1 a entre o intervalo de fases isso significa que o nosso sistema está a uma fase superior do que temos no estado 1 a , logo, vamos ter que olhar na tabela B . 1.1 , com T 2 = 200 ° C , temos que a pressão final é:

P 2 = P s a t = 1554   k P a

E V 2 = 0.5   m 3 , P 2 > P 1 ,logo, o pistão está encostado nos esbarros.

Passo 4

Para o cálculo do trabalho temos que trabalho é a área integrável sobe a função no diagrama P - V , calculando a área temos:

W = A

W = P 1 ∙ V 2 - V 1

W = 200 ∙ 0,5 - 0,1 = 80   k J

Fecho pessoal é isso.

Resposta

W = 80   k J

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