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:
b) (0,5 ponto) A temperatura final; RESPOSTA:

Passo 1

Vamos lá! A gente tem um exercício de termodinâmica envolvendo um dispositivo pistão-cilindro com vapor de água. Inicialmente, há de vapor saturado a 250 kPa. Para mover o pistão, é preciso aplicar uma pressão de 300 kPa. A gente precisa descobrir qual é a temperatura final quando o volume dobra, ou seja, chega a . Para resolver isso, vamos usar conceitos de propriedades dos gases e processos termodinâmicos, além de consultar tabelas de vapor de água para informações precisas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o estado inicial do vapor. Sabemos que está saturado a 250 kPa, o que significa que está na condição de equilíbrio entre líquido e vapor. Para encontrar a temperatura correspondente a essa pressão, consultamos a tabela de vapor saturado da água.

Passo 3

Consultando a tabela de vapor saturado, encontramos que a temperatura correspondente a 250 kPa é aproximadamente .

Passo 4

Agora, sabemos que o volume inicial é e o volume final será o dobro disso, ou seja, .

Passo 5

A pressão necessária para mover o pistão é de 300 kPa. Isso nos indica que, durante o processo de aquecimento, a pressão do vapor aumenta de 250 kPa para 300 kPa. Vamos considerar que esse aumento de pressão ocorre mantendo a quantidade de vapor constante, ou seja, o processo é isóbaro após o aumento para 300 kPa.

Passo 6

Para encontrar a temperatura final correspondente à pressão de 300 kPa, consultamos novamente a tabela de vapor saturado da água.

Passo 7

Na tabela, vemos que a temperatura correspondente a 300 kPa é aproximadamente .

Resposta

A temperatura final é de aproximadamente .

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