Questão 1 ( 2,5 pontos)-Um dispositivo pistão-cilindro contém inicialmente 0,8 m^3 de vapor de água saturado a 250 kPa . Neste estado, o pistão fica apoiado em um conjunto de batentes, e a massa do pistão é tal que uma pressão de 300 kPa é necessária para movêlo. O calor é agora transferido lentamente para o vapor até que o volume dobre. Determine:
a) (0,5 ponto) A massa inicial; RESPOSTA:

Passo 1

Vamos entender o que a questão está nos pedindo. Temos um dispositivo pistão-cilindro com vapor de água saturado a 250 kPa e volume inicial de 0,8 m³. Sabemos que para mover o pistão é necessário aplicar uma pressão de 300 kPa. Precisamos calcular a massa inicial do vapor. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de propriedades dos gases e a equação de estado, que relaciona pressão, volume, massa e temperatura.

Passo 2

Primeiro, precisamos encontrar a densidade do vapor de água saturado a 250 kPa. A densidade ( ) é a massa por unidade de volume, então . Mas como não temos a massa ainda, vamos usar a relação inversa, , onde é o volume específico.

Passo 3

Consultando as tabelas de vapor saturado para água a 250 kPa, encontramos o volume específico (vapor saturado) correspondente. Supondo que (valor típico para esse estado).

Passo 4

Agora, usamos a relação para encontrar a massa inicial. Sabemos que e .

Passo 5

Isolando a massa m = Vvg = 0,8 m^30,1273 m^3/kg approx 6,29 kg , temos:

Resposta

A massa inicial do vapor é aproximadamente 6,29 kg.

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