Um reservatório está dividido em duas partes iguais. Inicialmente, um lado contém 5 kg de água a 200 kPa e 25^circ C 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 25^circ C. 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:
  1. Aprox. do volume específico do líquido comprimido à 25 °C, que a gente costuma pegar como igual ao do líquido saturado à mesma temperatura.
  2. 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 v1 approx vfl(T=25,^circCr) = 0,001003;m^3/kg 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):

Passo 3

Agora, o volume que a água ocupa no começo (num dos lados) é
V1 = m,v1 = 5;kg times 0,001003;m^3/kg = 0,005015;m^3

Passo 4

Quando você solta a divisória, a água ocupa as duas metades iguais, ou seja, o dobro de V = 2,V1 = 2 times 0,005015;m^3 = 0,01003;m^3 . Então o volume total do reservatório é

Resposta

O volume do reservatório é aproximadamente
boxed0,01003;m^3

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