Um conjunto cilindro-pistão tem pressão constante de 2000 kPa com água a
. Ele é então aquecido até
. 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:
- Quanto de calor
entrou no sistema? - 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
e pela linha de líquido saturado (subíndice “f”) à mesma temperatura. - Da tabela de água saturada:
- A 20 °C:
,
. - A 100 °C:
,
.
- A 20 °C:
- Fórmulas para processo isobárico fechado:
Passo 3
Cálculo com tabelas:
-
kg, logo
Passo 4
Agora
constante (para água líquida vale cerca de
):
- Fórmulas:
- Temperaturas em Kelvin:
, .
Passo 5
Cálculo com
constante:
Resposta
Usando tabelas (1 kg de água):
•
•
•
•
Usando
constante (
):
•
•
•
•