Um reservatório está dividido em duas partes iguais. Inicialmente, um lado contém 5 kg de água a 200 kPa e
e o outro lado está evacuado. Retira-se a separação, permitindo à água expandir-se à medida que ocupa todo o volume. O reservatório é deixado em repouso até que a temperatura da água retorne ao valor inicial de
. Determine o volume do reservatório.
Passo 1
Beleza, aqui o lance é receber água num lado de um reservatório, no outro tá vazio, depois soltar a divisória e deixar a água se espalhar até esfriar de volta pra 25 °C.
Conteúdo da matéria: termodinâmica—propriedades de líquido comprimido e expansão em vácuo (sem trabalho de pressão), uso de tabelas de água saturada.
O que vamos precisar:
Conteúdo da matéria: termodinâmica—propriedades de líquido comprimido e expansão em vácuo (sem trabalho de pressão), uso de tabelas de água saturada.
O que vamos precisar:
- Aprox. do volume específico do líquido comprimido à 25 °C, que a gente costuma pegar como igual ao do líquido saturado à mesma temperatura.
- Entender que, como expande em vácuo, não há trabalho (W=0) e o reservatório só troca calor até voltar a 25 °C, mas pra achar o volume não precisamos nem do calor.
Passo 2
Primeiro, achar o volume específico inicial
da água a 200 kPa e 25 °C.
Como é líquido comprimido perto de 25 °C, a gente usa o valor da tabela de líquido saturado a 25 °C (vapor ainda não ferveu a essa pressão):
Como é líquido comprimido perto de 25 °C, a gente usa o valor da tabela de líquido saturado a 25 °C (vapor ainda não ferveu a essa pressão):
Passo 3
Agora, o volume que a água ocupa no começo (num dos lados) é
Passo 4
Quando você solta a divisória, a água ocupa as duas metades iguais, ou seja, o dobro de
. Então o volume total do reservatório é
Resposta
O volume do reservatório é aproximadamente