Enunciado

Vapor de amônia em um conjunto cilindro-pistão é submetido a um processo a pressão constante a partir de vapor saturado a 10 bar. O trabalho é de +16,5 kJ/kg. Variações das energias cinética e potencial são desprezíveis. Determine (a) a temperatura final da amônia, em °C, e (b) determine a quantidade de calor transferida, em kJ/kg.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante e simples de termodinâmica!

Passo 2

a) Representando o processo de pressão constante pela amônia no diagrama p v

Passo 3

Obtendo o volume específico de vapor saturado a pressão p = 10   b a r da Tabela A-14 “Propriedades de Amônia Saturada (Líquido-Vapor) – Tabela de Pressão”.

  • Volume específico: v 1 = 0,1285 m 3 / k g
  • Escrevendo a expressão para trabalho pelo gás no processo 1-2

    W 1 - 2 = ∫ 1 2 p d v = p v 2 - v 1 → v 2 = W 1 - 2 + p v 1 p = 16,5 ⋅ 1000   J / k g + 10 ⋅ 10 5 P a - 0,1285   m 3 / k g 10 ⋅ 10 5   P a = 0,145   m 3 / k g

    Passo 4

    Obtendo o valor da temperatura a pressão de p = 10   b a r e volume específico v 2 = 0,145   m 3 / k g da Tabela A-15 “Propriedades de Vapor de Amônia Superaquecida”

  • Temperatura no estado 2: T 2 = 50 ° C
  • Obtendo o valor de energia interna específica no estado 1 (vapor saturado p = 10   b a r ) da Tabela A-14 “Propriedades de Amônia Saturado (Líquido-Vapor) – Tabela de Pressão”

  • Energia interna específica: u 1 = 1334,66   k J / k g
  • Obtendo o valor de energia interna específica no estado 2 (vapor saturado p = 10   b a r e T = 50 ° C ) da Tabela A-15 “Propriedades de Vapor de Amônia Superaquecida”

  • Energia interna específica: u 2 = 133 91,07   k J / k g

Passo 4

b) Escrevendo o balanço de energia para o processo 1-2

Q 1 - 2 = u 2 - u 1 + w 12 = 1391,07 - 1334,66 k J / k g + 16,5   k J / k g = 72,91   k J / k g

Resposta

a) T 2 = 50 ° C

b) Q 1 - 2 = 72,91   k J / k g

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