Questão 1 - Um cilindro com êmbolo contém 2 kg de água líquida comprimida a 1 MPa e
. A água é resfriada até atingir
, mantendo-se o volume constante.
a) Determine o calor trocado com o meio. [15 pts]
b) Qual a pressão final? [10 pts]
a) Determine o calor trocado com o meio. [15 pts]
b) Qual a pressão final? [10 pts]
Passo 1
O enunciado fala de uma massa
de água líquida inicialmente comprimida em um cilindro com êmbolo, em
e
. A água é resfriada a
mantendo-se o volume constante. Precisamos determinar
- (a) o calor trocado
com o meio, usando a Primeira Lei para processo a volume constante ; - (b) a pressão final
, que será a pressão de saturacão a , pois ao cair o até formam-se bolhas e entra-se na região bifásica.
Passo 2
Determinar propriedades no estado 1 (líquido comprimido). Aproximamos o líquido comprimido pelos dados de saturado líquido à mesma temperatura:
Como o volume total é
, e o processo é de volume constante,
.
Passo 3
Determinar propriedades no estado 2
,
. A água, ao esfriar, atinge a linha de saturação quando
cai até
. Assim
Na saturação bifásica, o volume específico é
onde
Logo a qualidade
é
Passo 4
Calcular a energia interna no estado 2 como mistura:
com
Como
,
Passo 5
Aplicar Primeira Lei (
, pois
a volume constante):
Resposta
(a)
(calor liberado).
(b)
(b)