Um conjunto cilindro-pistão tem pressão constante de 2000 kPa com água a 20^circ C. Ele é então aquecido até 100^circ C. Determine a transferência de calor e a variação de entropia usando as tabelas de vapor. Repita os cálculos, usando calor específico constante.

Passo 1

Beleza, vamos lá. O enunciado diz que temos um pistão-cilindro com água a 20 °C, a pressão constante de 2000 kPa. A gente aquece até 100 °C e quer saber:
  1. Quanto de calor entrou no sistema?
  2. Qual a variação de entropia ?
Primeiro usando as tabelas de vapor, depois repetindo com (calor específico) constante.
O conteúdo é termodinâmica de processos a pressão constante (1ª lei e entropia), tabelas de vapor e aproximação constante. Vamos precisar:
  • Saber que, para sistema fechado em processo isobárico, .
  • Que .
  • Nas tabelas, usamos propriedades de líquido comprimido aproximando como líquido saturado à mesma temperatura.
  • Para constante: e .
Vou assumir 1 kg de água (padrão).

Passo 2

Teoria e obtenção de dados nas tabelas:
  • Como é líquido comprimido, aproximamos Q = De e pela linha de líquido saturado (subíndice “f”) à mesma temperatura.
  • Da tabela de água saturada:
    • A 20 °C:
      ,
      .
    • A 100 °C:
      ,
      .
  • Fórmulas para processo isobárico fechado:

Passo 3

Cálculo com tabelas:
  • Qrm tabelas = 1l(419,04 - 83,91r) = 335,13;kJ kg, logo De

Passo 4

Agora Q = m,cp,(T2 - T1), De constante (para água líquida vale cerca de ):
  • Fórmulas:
  • Temperaturas em Kelvin:
    , .

Passo 5

Cálculo com Qcp = 1cdot4,18,(373,15 - 293,15) = 4,18times80 = 334,4;kJ constante:

De

Resposta

Usando tabelas (1 kg de água):

Usando constante ( ):

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