Um arranjo pistão-cilindro contém vapor d’água saturado. Calor é então adicionado ao vapor, enquanto o pistão é mantido parado (apoiado sobre batentes). A pressão e a temperatura se tornam
e
, respectivamente. Mais calor é fornecido ao vapor até que a temperatura atinja
, com pistão se movendo de forma a manter a pressão constante. Determine (a) a pressão inicial do vapor, (b) o trabalho realizado pelo vapor sobre o pistão, (c) o calor total transferido para o vapor. ( 2,5 pontos)
Passo 1
O sistema é um fluido de água num pistão-cilindro, inicialmente em estado de vapor saturado (estado 1). A seguir aquece-se à volume constante até atingir
e
(estado 2), e depois aquece-se à pressão constante
até
(estado 3). Precisamos de tabelas de vapor para obter
nos estados 1,2 e 3 e então calcular:
(a) usando
e a tabela de vapor saturado,
(b) o trabalho ,
(c) o calor total .
(a)
(b) o trabalho
(c) o calor total
Passo 2
Obtenha da tabela de vapor superaquecido, a
:
E para
,
:
Passo 3
Como o volume é constante no processo 1–2,
. Na tabela de vapor saturado, o valor de
corresponde a
Passo 4
No processo 1–2 o pistão está travado (
), logo o trabalho
. O calor trocado é
Passo 5
No processo 2–3,
constante, logo
E o calor é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)