Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 42
Vapor a 75 kPa e 8% de título está contido em um arranjo pistão-cilindro com mola, como mostra a Fig. P442, com um volume inicial de 2 . O vapor é então aquecido até que seu volume seja de 5 e sua pressão seja de 225 kPa. Determine o calor transferido e o trabalho produzido pelo vapor durante esse processo.
Passo 1
Inicialmente, vamos procurar nas tabelas de vapor as suas propriedades, note que teremos de buscar as propriedades referentes ao líquido saturado e a evaporação, pois o nosso vapor tem título de 8%, assim:
Daí, conseguimos extrair a informação da massa do vapor, note que a massa do vapor não irá se alterar, pois vamos considerar o arranjo bem vedado, assim:
Como dito antes, a massa não irá se alterar, daí conseguimos descobrir o volume específico no estado final do vapor, então, temos:
Temos o conhecimento do volume específico do vapor no estado final do processo e temos também a pressão em que ele se encontra, procurando então nas tabelas a sua energia interna iremos encontra-la sendo e encontraremos o vapor sendo um vapor superaquecido.
Passo 2
Vamos plotar o gráfico para visualizarmos melhor o que está acontecendo, assim:
Note que o vapor está indo de um estado de mistura saturada para um vapor superaquecido. Temos que, pelo diagrama conseguimos encontrar o trabalho do sistema, basta calcular a área abaixo da curva, assim:
Passo 3
O balanço de energia para um sistema fechado pode ser dado por:
Note que as energias cinética e potenciais podem ser desprezadas se considerarmos o nosso arranjo como sistema, daí:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)