Enunciado

Duas libras (0,91 kg) de vapor d’água em um conjunto cilindro-pistão são comprimidas a uma pressão constante de 250 lbf/in2 (1,7 MPa) a partir de um volume de 6,88 ft3 (0,19 m3) até o estado de vapor saturado. Determine as temperaturas nos estados inicial e final, em °F, e o trabalho relacionado ao processo, em Btu.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos para mais uma questão de termodinâmica!

Passo 2

É dado que:

  • Massa: m = 2   l b
  • Pressão constante: p = 250   l b f / i n 2
  • Volume: V 1 = 6,88   f t 3
  • No estado 2: vapor saturado

Passo 3

Já que o trabalho do pistão é só mecânico

W = ∫ 1 2 p d V

Pressão é constante durante o processo, então dividindo pela massa, temos

W = p V 2 - V 1

Passo 4

O volume específico no estado 1:

v 1 = V 1 m = 6,88   f t 3 2   l b = 3,44   f t 3 / l b

Para p e v 1 das Tabelas do livro texto

T 1 = 1000 ° F

Passo 5

O volume específico final v 2 = v g para p = 250   l b f / i n 2

v 2 = 1,845   f t 3 / l b

O volume final é dado por

V 2 = m v 2 = 2 l b 1,845 f t 3 / l b = 3,69 f t 3

Para p e v 2 das Tabelas do livro texto

T 2 = 401,04 ° F

Passo 6

O trabalho é dado por

W = p V 2 - V 1 = 250   l b f / i n 2 3,69 - 6,88 144 778 B t u = - 147,609   B t u

Trabalho negativo significa que a água é comprimida.

Resposta

T 1 = 1000 ° F

T 2 = 401,04 ° F

W = - 147,609   B t u

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