Dez quilos de água, em um conjunto cilindro-pistão de pressão constante, estão a 450 ° C e ocupam um volume de 0,633   m 3 . O sistema é então resfriado até 20 ° C . Mostre o diagrama P - v e determine o trabalho e a transferência de calor para o processo.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

T 1 = 450 ° C

T 2 = 20 ° C

V 1 = 0,663   m 3

m = 10   k g

Vamos primeiro encontrar o termo para o trabalho realizado:

W = ∫ P   d V = m ∙ ∫ P   d v = m ∙ P ∙ v 2 - v 1

O volume específico inicial é igual a:

v 1 = V 1 m 1 = 0,633 10 = 0,0633 m 3 k g

Da tabela B.1.3, com volume correspondente a V 1 = 0,663   m 3 e T 1 = 450 ° C podemos encontrar a pressão do estágio 1-2 e a energia interna específica inicial:

P 1 = P 2 = 5000   k P a

u 1 = 2999,64 k J k g

Da tabela de líquido comprimido B.1.4. correspondente a P = 5000   k P a e T 2 = 20 ° C podemos encontrar o volume específico final e a energia interna específica:

v 2 = 0,001 m 3 k g

u 2 = 83,64 k J k g

Calculando o trabalho realizado no processo:

W = m ∙ P ∙ v 2 - v 1 = 10 ∙ 5000 ∙ 0,001 - 0,0633

Com isso,

W = - 3115   k J

Passo 2

Agora, vamos calcular a transferência de calor no processo:

Q = W + m ∙ u 2 - u 1 = - 3115 + 10 ∙ 83,64 - 2999,64

Portanto,

Q = - 32275   k J

E o diagrama P - v

Resposta

W = - 3115   k J

Q = 32275   k J

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