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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 13

Um tanque de 150 litros, fechado e rígido, contém água a 100 ° C e título de 90 % . A água é então resfriada até - 10 ° C . Determine o calor transferido nesse processo.

Passo 1

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

Primeiramente, nós temos os seguintes dados fornecidos pelo enunciado

V = 150   L = 0,15   m 3

T 1 = 100 ° C

T 2 = - 10 ° C

x = 0,9

A partir do lençol freático saturado B.1.1, correspondente ao valor de temperatura de T=100°C, podemos obter o volume específico e a energia interna:

v f = 0,001044 m 3 k g

v f g = 1,6719 m 3 k g

u f = 418,98 k J k g

u f g = 2087,6 k J k g

Podemos calcular agora o volume específico inicial e a energia interna:

u 1 = u f + x ∙ u f g = 418,94 + 0,9 ∙ 1,6719 = 2297,8 k J k g

E

v 1 = v f + x ∙ v f g = 0,001044 + 0,9 ∙ 1,6719 = 1,5057 m 3 k g

Passo 2

Da mesa de água de vapor saturado sólido B.1.5. correspondente ao valor da temperatura de T = - 10 ° C , podemos obter o volume específico e a energia interna:

v f = 0,0010891 m 3 k g

v f g = 466,756 m 3 k g

u f = - 354,09 k J k g

u f g = 2715,5 k J k g

Este é um processo de volume constante, então o volume específico final é igual ao inicial:

v 2 = v 1 = 1,5057 m 3 k g

Podemos calcular a energia interna específica final:

u 2 = u f + x ∙ u f g

Devemos calcular primeiramente o fator de primeira qualidade:

v 2 = v f + x ∙ v f g

Isolando o x

x = v 2 - v f v f g = 1,5057 - 0,0010891 466,756 = 0,003224

A energia interna específica final é:

u 2 = u f + x ∙ u f g = - 354,09 + 0,003224 ∙ 2715,5 = - 345,34 k J k g

Este é um processo de volume constante, então o trabalho realizado é zero:

W = 0

Passo 3

Agora devemos calcular a massa:

m = V v = 0,15 1,5057 = 0,09962   k g

A transferência de calor é dada por:

Q = m u 2 - u 1 = 0,09962 ∙ - 345,34 - 2297,8 = - 263,3   k J

Resposta

Q = - 263,3   k J

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