3.63 Um dispositivo pistão-cilindro sem atrito vertical contém 50 kg de vapor a
. Determine a transferência de calor e o trabalho feito durante o processo se o vapor é resfriado a uma pressão constante até que a temperatura alcance a)
, b
c)
.
Passo 1
O problema trata de um volume de
,kg de vapor de água contido num pistão-cilindro vertical sem atrito. O vapor está inicialmente em
,kPa e
C, e é resfriado a pressão constante até três temperaturas finais diferentes.
Conteúdo: 1ª lei da termodinâmica para sistema aberto com movimento de pistão (processo à pressão constante). Precisaremos de:
– Valores de (energia interna específica) e
(volume específico) nos estados inicial e final, obtidos em tabelas de vapor saturado e superaquecido.
– Fórmulas:
Conteúdo: 1ª lei da termodinâmica para sistema aberto com movimento de pistão (processo à pressão constante). Precisaremos de:
– Valores de
– Fórmulas:
Passo 2
Para cada caso calculamos primeiro as propriedades no estado inicial (índice 1) e no estado final desejado (índice 2) a
,kPa:
- Em tabelas de vapor, localizar em
,kPa e C os valores de e . - Para cada temperatura final
( , 125 e C), localizar na mesma pressão ,kPa os valores de e .
– Nos dois primeiros casosC) o vapor ainda é superaquecido.
– EmC espera-se vapor parcialmente condensado ou líquido comprimido; usa-se então a propriedade de líquido saturado comprimido (aproximação , .
Passo 3
Com os valores tabelados calcula-se:
Passo 4
Sem as tabelas de vapor (propriedades de
e
a
,kPa e às temperaturas indicadas) não é possível obter valores numéricos de
e
.
Resposta
Não há como determinar numericamente a transferência de calor
e o trabalho
sem dispor das propriedades termodinâmicas específicas
e
do vapor nas condições indicadas, que vêm de tabelas de vapor saturado e superaquecido.