Considere água em estado líquido e saturada a
que é comprimida a uma alta pressão com temperatura constante. Encontre as variações na energia interna específica e na entropia específica quando a pressão final é:
c. 20.000 kPa .
c. 20.000 kPa .
Passo 1
A questão pede para comprimir água líquida saturada a 20 °C, de sua pressão de saturação até 20 000 kPa, mantendo a temperatura constante, e calcular Δu = u₂–u₁ e Δs = s₂–s₁.
Passo 2
Como o líquido é quase incompressível, vamos usar as relações termodinâmicas nas variáveis T e P. Em isoterma (dT = 0) vale:
Pelas relações de Maxwell e identidade termodinâmica temos:
Passo 3
Vamos aproximar o líquido como incompressível e de coeficiente de expansão volumétrica pequeno. Assim:
- adotamos
, - a variação de pressão é
- e descartamos o termo
em , ficando .
Então:
Passo 4
Para Δs usamos
Estimando
a partir do coeficiente de expansão volumétrica médio em 20 °C, digamos
, temos
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Resposta
Δu ≈ 20,04 kJ/kg e Δs ≈ –0,0052 kJ/(kg·K)