Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 114
Considere conjunto cilindro-pistão mostrado na Fig. P4.68. O conjunto contém de água. Inicialmente, a temperatura da água é e o pistão repousa sobre os esbarros fixados na parede do cilindro. Nesta condição, o volume interno do conjunto é igual de . A pressão interna necessária para que o pistão inicie o movimento é igual a . Determine a temperatura da água no instante em que o pistão inicia seu movimento. Se realizarmos um processo de aquecimento que termina quando a água estiver no estado de vapor saturado, determine a temperatura e o volume no estado final. Determine, também, o realizado durante o processo.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos à análise.
O primeiro a se fazer é anotar os dados do enunciado. Temos que:
- Massa da água: ;
- Temperatura inicial: ;
- Volume inicial: ;
- Pressão no segundo estado: ;
Lembrando que nós temos dois momentos a serem analisados. O primeiro momento é o de repouso, e o segundo momento corresponde ao estado de movimentação do pistão.
A partir dos dados podemos encontrar o volume específico do material. Temos que:
Passo 2
Agora podemos interpolar das tabelas e descobrir os valores saturados de temperatura e volume específico.
A partir da tabela, temos que, para , os seguintes dados de temperatura e volume específico.
Temos que:
Agora q encontramos o volume específico no segundo estado, podemos encontrar o volume final da câmara.
Passo 3
Sabemos que o trabalho pode ser encontrado a partir da seguinte equação:
Substituindo os valores, temos que:
Resolvendo, temos que: