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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 130

Vapor de água saturado a 200 °C é condensado até se tornar líquido saturado a 50 °C em um arranjo pistão-cilindro com mola. Determine a transferência de calor para esse processo, em kJ/kg.

Passo 1

O diagrama P-v que representa o processo é visto logo abaixo:

A equação de balanço de energia é dada por:

W i n - Q o u t = Δ U = m ( u 2 - u 1 )

q o u t = w i n - ( u 2 - u 1 )

Passo 2

As propriedades dos estados inicial e final são (Tabela A-4):

P 1 = P s a t @ 200 ° C = 1555   k P a

v 1 = v v @ 200 ° C = 0,1272   m 3 / k g

u 1 = u v @ 200 ° C = 2594,2   k J / k g

P 2 = P s a t @ 50 ° C = 12,35   k P a

v 2 = v l @ 50 ° C = 0,001012   m 3 / k g

u 2 = u l @ 50 ° C = 209,33   k J / k g

Passo 3

Como a pressão e volume são linearmente proporcionais, o trabalho é igual a área abaixo da curva no diagrama P-v:

w i n = - P 1 + P 2 2 v 2 - v 1 = - 1555 + 12,35 2 0,001012 - 0,1272 = 98,9   k J / k g

Logo, o calor transferido é:

q o u t = w i n - u 2 - u 1 = 98,9 - 209,33 - 2594,2 = 2484   k J / k g

Resposta

q o u t = 2484   k J / k g

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