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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 55

Vapor d’água saturado a 200 kPa está no interior de um conjunto cilindro-pistão de pressão constante. Neste estado, o pistão está a 0,1   m do fundo do cilindro. Qual será essa distância e a temperatura da água se ela for aquecida até ocupar o dobro do volume inicial?

Passo 1

Fala galerinha, tudo na paz?

Vamos responder mais uma questão!!

Nós temos os seguintes dados para o vapor d’água saturado, de acordo com nossa bibliografia...

P = 200   k P a = c t e

H 1 = 0,1   m

v 2 = 2 ∙ v 1

O que a questão quer é a temperatura e a altura da água caso ela ocupe o dobro do volume inicial. Neste Problema, trata-se de vapor de água saturado, então usaremos a Tabela B.1.2, coluna v g . Com a pressão a P = 200   k P a , nós temos que

v 1 = v g = 0,88573 m 3 k g

A água é aquecida, então no estado 2 ela ocupará o dobro do volume original:

v 2 = 2 ∙ v 1 = 2 ∙ 0,88573 = 1,77146 m 3 k g

Como a altura do pistão depende do volume específico, vamos comparar as relações altura/volume:

v 1 v 2 = H 1 H 2 → H 2 = H 1 ∙ v 2 v 1

Substituindo os valores, nós temos que

H 2 = 0,2   m

Passo 2

Para encontrar a temperatura necessária, usaremos os dados da Tabela B.1.3, com P = 200   k P a , desde que v 2 = 1,77146 m 3 k g , nós usaremos os dados para T = 400 ° C e para T = 500 ° C , com isso,

v 400 = 1,54930 m 3 k g

v 500 = 1,78139 m 3 k g

Usando a interpolação linear, nós obtemos que:

T 2 = 400 + 1,77146 - 1,54930 1,78139 - 1,54930 ∙ 500 - 400

Portanto,

T 2 = 495,7 ° C

Resposta

H 2 = 0,2   m

T 2 = 495,7 ° C

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