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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 26

Dois quilos de nitrogênio a 100   K ,   x = 0,5 , são aquecidos até 300   K em um processo a pressão constante num conjunto cilindro-pistão. Determine os volumes inicial e final e a transferência de calor total requerida.

Passo 1

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

Primeiramente, nós temos os seguintes dados

m = 2   k g

T 1 = 100   K

T 2 = 300   K

x = 0,5

Da tabela de nitrogênio saturado com a temperatura igual a T = 100   K , nós podemos obter o volume específico, entalpia e a pressão:

v f = 0,001452 m 3 k g

v f g = 0,02975 m 3 k g

h f = - 73,20 k J k g

h f g = 160,68 k J k g

P = 779,2   k P a

Podemos calcular agora o volume específico inicial e a entalpia

v 1 = v f + x ∙ v f g = 0,001452 + 0,5 ∙ 0,02975 = 0,01633 m 3 k g

Para a entalpia

h 1 = h f + x ∙ h f g = - 73,20 + 0,5 ∙ 160,68 = 7,14 k J k g

E por fim, o volume inicial é dado por

V 1 = m ∙ v 1 = 2 ∙ 0,01633 = 0,0327   m 3

Passo 2

Da tabela de nitrogênio saturado com valor de temperatura de T = 300   K e a pressão igual a P = 600   k P a , podemos obter volume específico e entalpia:

v = 0,14824 m 3 k g

h = 310,06 k J k g

Já com a temperatura igual a T = 300   K e a pressão P = 800   k P a ,

v = 0,11115 m 3 k g

h = 309,62 k J k g

Usando a interpolação, podemos calcular o volume específico final e a entalpia:

v 2 = 0,14824 + 779,2 - 600 800 - 600 ∙ 0,11115 - 0,14824 = 0,115 m 3 k g

h 2 =   310,06 + 779,2 - 600 800 - 600 ∙ 309,62 - 310,06 k J k g

O volume final é dado por

V 2 = m ∙ v 2 = 2 ∙ 0,115 = 0,23   m 3

A transferência de calor é igual a

Q = m h 2 - h 1 = 2 ∙ 309,06 - 7,14 = 605   k J

Resposta

V 1 = 0,0327   m 3

V 2 = 0,23   m 3

Q = 605   k J

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