Questão 1 - Um cilindro com êmbolo contém
de água líquida comprimida a 2 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
Beleza, o enunciado diz: temos 1,5 kg de água líquida comprimida a 2 MPa e 60 °C num cilindro com volume variável, mas aí a gente esfria até 20 °C mantendo o volume constante.
Conteúdo: termodinâmica (primeira lei – balanço de energia) e propriedades da água (tabelas de vapor).
O que vamos precisar:
Conteúdo: termodinâmica (primeira lei – balanço de energia) e propriedades da água (tabelas de vapor).
O que vamos precisar:
- Encontrar o volume específico inicial
usando a tabela de saturação a 60 °C. - Como o volume é constante, esse
vale também no estado final a 20 °C, o que nos diz que a água virou mistura (vamos achar a qualidade ). - Usar o balanço de energia
(trabalho de fronteira é zero porque é constante). - A pressão final será a pressão de saturacão da água a 20 °C.
Passo 2
Primeiro, pega na tabela de saturação a 60 °C:
Como é líquido comprimido, aproximamos
. Logo
Passo 3
No final, a 20 °C, se o volume específico é
, isso cai entre
logo é mistura. A qualidade
vem de
Com isso, o internal energy no estado 2 é
Passo 4
Agora o balanço de energia para o sistema (volume constante →
):
O sinal negativo significa que o calor foi removido do sistema.
Passo 5
A pressão final
é só a pressão de saturação da água a 20 °C, que na tabela é
(ou 2,339 kPa).
Resposta
a)
(calor saindo do sistema)
b)
b)