Enunciado

40 Um conjunto cilindro-pistão contém um quilograma de amônia. Inicialmente, a amônia está a 50°C e 1 MPa. O fluido é então expandido, de modo isobárico e reversível, até que a temperatura atinja 140°C. Determine o trabalho realizado e o calor transferido neste processo.

Passo 1

Vamos lá... pra essa questão não vamos precisar de muita coisa.

Como é um processo reversível, para o trabalho:

W = P Δ V

E para o calor transferido vamos usar a equação da energia:

Δ U = Q - W

Atençããão... aqui a gente não usar a equação do calor transferido pra processo reversível ( Q = T Δ S ) porque a temperatura não é constante e tals...

Ahhh... e vamos pegar alguns dados nas tabelas no final do livro.

Passo 2

Se a gente analisar pra duas pressão, nessa temperatura vamos ter vapor superaquecido, então podemos pegar alguns dados da Tabela B.2.2:

Para o estado inicial (1 MPa e 50°C):

- a energia interna específica:

u 1 = 1391,3   k J / k g

- a volume específico:

v 1 = 0,145   m 3 / k g

Para o estado final (1 MPa e 140°C):

- a energia interna específica:

u 2 = 1566,7   k J / k g

- o volume específico:

v 2 = 0,1955   k J / k g K

Passo 3

Como a gente tem a massa e ela não muda, vamos calcular o trabalho:

W = P Δ V

Mas a gente tem informação de volume específico, né:

W = P m Δ v

W = 1000 × 1 × 0,1955 - 0,145

W = 50,5   k J

Passo 4

E finalmente podemos calcular o calor transferido:

Δ U = Q - W

E como temos informação de energia interna específica:

m Δ u = Q - W

1 × 1566,7 - 1391,3 = Q - 50,5

Q = 225,9   k J

Resposta

W = 50,5   k J

Q = 225,9   k J

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