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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 56

Considere o processo descrito no Prob. 3.98. Admitindo que o sistema é constituído por 1   k g de água, determine o trabalho realizado no processo.

Passo 1

Fala pessoal, beleza?

Seguinte galera no Problema 3.98 temos um conjunto cilindro-pistão-mola:

Em que temos água no estado inicial com T 1 = 500 ° C , P 1 = 3   M P a . O processo é proporcional P = C V . O processo envolver o resfriamento da água para o estado de vapor saturado.

Passo 2

Utilizarei a resolução do Problema. 3.98, pois, ele nos fornecera um gráfico e também a pressão final e os volumes necessários para determinar o trabalho:

P 2 = 2,25   M P a

Sabendo da pressão e o valor de C = 25820   k P a k g m 3 , temos que o volume final fica:

P 2 = C v 2

v 2 = 25820 2,25 ∙ 10 3 = 0,0871417   m 3 / k g

v 1 = 0,11618   m 3 / k g

Passo 3

Galera como nossa variação de pressão e volume é diretamente proporcional e linear, temos o seguinte gráfico:

O trabalho realizado por este processo nada mais é que a área sobre a reta laranja.

Temos a área de um trapézio a área de um trapézio é calculado pela soma de suas bases divididas por 2 e multiplicadas por sua altura.

W = A

W = P 1 + P 2 2 ∙ v 2 - v 1

W = 2,25 ∙ 10 3 + 3 ∙ 10 3 2 ∙ 0,0871417 - 0,11618

W = - 76,2255 k J k g

Multiplicando pela massa:

W = - 76,2255 k J k g ∙ 1   k g = - 76,2255   k J

Resposta

W = - 76,2255   k J

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