Um conjunto cilindro-pistão contém 20 kg de \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} a 1,2 \mathrm{MPa}. Inicialmente, 16 kg estão na forma líquida. O cilindro é aquecido a uma pressão constante até que a temperatura atinja 250^{\circ} \mathrm{C}. Determine quanto calor foi adicionado e quanto trabalho foi produzido pelo movimento do pistão.
Passo 1
O enunciado descreve um sistema fechado pistão-cilindro contendo m=20\;\mathrm{kg} de água a pressão constante P=1{,}2\;\mathrm{MPa}. Inicialmente há m_f=16\;\mathrm{kg} de líquido saturado e m_g=4\;\mathrm{kg} de vapor saturado (qualidade x_1=m_g/m=0{,}2). O sistema é aquecido até T_2=250\;^\circ\mathrm{C} mantendo P constante. Precisamos calcular o calor adicionado Q e o trabalho W realizado pelo pistão, usando a primeira lei para sistema fechado:
Q = \Delta U + W.
Passo 2
Caracterizamos o estado inicial (saturado a P=1{,}2\;\mathrm{MPa}). Das tabelas de água saturada: