Um dispositivo cilindro-pistão, carregado de forma a exercer uma pressão constante, contém de vapor d’água saturado a . O conjunto é então resfriado de forma que o volume é reduzido para a metade do seu valor inicial por meio de transferência de calor para o meio a . Determine o trabalho, a transferência de calor e a geração total de entropia.

Fala pessoal, tudo certinho?

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

Primeiro vamos configurar as três equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular a transferência de calor necessária, usaremos a equação de energia para nossa massa de controle, com isso, obtemos:

Para calcular o trabalho isobárico,

E para a última das três equações, vamos calcular a geração de entropia usando a equação de entropia

Primeiro vamos obter algumas propriedades da água das tabelas. Sabemos que nossa substância é vapor saturado no estado 1, então da tabela B.1.2 correspondente a obteremos o volume específico do estado 1, entropia e energia interna:

Sabemos que o volume final se torna metade do volume inicial, então podemos concluir que nossa substância no estado 2 está na região de duas fases.

Para calcular a qualidade do estado 2 e eventualmente o volume específico, entropia e energia interna, primeiro precisamos obter o volume específico de saturação e evaporação, entropia e energia interna da tabela B.1.2 correspondente a e .