Enunciado

47 Um conjunto cilindro – pistão contém dois quilogramas de amônia a 50°C e 100 kPa. A amônia é então comprimida até que a pressão atinja 1000 kPa. O processo de compressão é bastante lento e pode ser considerado isotérmico. Admitindo que o processo é reversível, determine a transferência de calor e o trabalho envolvido nesse processo.

Passo 1

E aí.. vamos lá?

Então.. nessa questão, já que é reversível e isotérmico, a gente vai usar a equação:

Q = T Δ S

E também vamos precisar da equação da energia:

Δ U = Q - W

Ahhh... e vamos precisar olhar dados nas tabelas lá no final do livro.

Passo 2

Antes de tudo vamos lá na tabela B.2.1 ver qual é a pressão de saturação para 50°C:

P s a t = 2033,1   k P a

Bom... como a pressão inicial está abaixo da pressão de saturação, então temos vapor saturado. Vamos mudar de tabela, então.

Pegando os dados na tabela B.2.2:

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 1424,7   k J / k g

- a entropia específica inicial:

s 1 = 6,4943   k J / k g K

Passo 3

Como no estado final a pressão só aumenta, então continuamos com vapor saturado, né...

E também continuamos na tabela B.2.2:

- a energia interna específica final:

u 2 = 1391,3   k J / k g

- a entropia específica final:

s 2 = 5,2654   k J / k g K

Passo 4

Agora podemos calcular a transferência de calor:

Q = T Δ

E como temos a massa:

Q = T m Δ s

Q = T . Δ s

Q = 50 + 273,15 × 2 × 5,2654 - 6,4942

Q = - 794,24   k J

E também calcular o trabalho:

Δ U = Q - W

m Δ u = Q - W

2 × 1391,3 - 1424,62 = - 794,24 - W

W = - 727,6   k J

Resposta

Q = - 794,24   k J

W = - 727,6   k J

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