Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 78
A Fig. P5.35 mostra um cilindro de de altura, aberto, dotado de um pistão muito fino, isolado termicamente, com massa de e área da seção transversal igual a . O cilindro contém água a acima do pistão e de água a abaixo do pistão. Transfere-se, então, calor para a água debaixo do pistão o que causa a sua expressão, o movimento para cima do pistão e o transbordo da água no topo do cilindro. Esse processo continua até que o pistão alcance o topo do cilindro. Admitindo os valores padrões para e , determine o estado final da água debaixo do pistão e o calor adicionado durante 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
Com a tabela de água saturada com a temperatura , nós podemos obter o volume específico e a energia interna:
O volume da água sobre o pistão é igual a
E a massa total
A massa da água acima do pistão é igual a
Podemos calcular a pressão da água acima e abaixo do pistão:
Da tabela de água saturada correspondente à pressão podemos obter o volume específico e a energia interna:
Para o caso de
Passo 2
Usando interpolação, podemos calcular valores para volume específico e energia interna:
Também podemos calcular a temperatura final usando interpolação:
O volume específico final é dado por:
O fator de qualidade final é dado por:
Passo 3
A energia interna específica final é dada por:
O trabalho realizado no processo é igual a:
A é dada por , com isso
Substituindo os valores,
A transferência de calor é dada por:
Com isso, temos que