Enunciado

126 Um cilindro isolado, provido de pistão, apresenta um volume inicial igual a 0,15 m3 e contém vapor dágua a 400 kPa e 200°C. O vapor é expandido adiabaticamente e, durante este processo, o trabalho realizado é cuidadosamente medido, obtendo-se o valor de 30kJ. Alega-se que a água, no estado final, está na região bifásica (líquido mais vapor). Como você avalia essa afirmação?

Passo 1

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

E a equação da entropia:

m s 2 - s 1 = ∫ d Q T + S g e r

Passo 2

Para o estado 1, como a pressão de saturação pra 200°C (olhando na tabela B.1.1) é mais alta que 400 kPa, então vamos ter vapor superaquecido. Olhando na tabela B.1.3 os dados:

- volume específico:

v 1 = 0,5342   m 3 / k g

- energia interna:

u 1 = 2646,8   k J / k g

- entropia específica:

s 1 = 7,1706   k J / k g

E já calculando a massa:

m = V 1 v 1

m = 0,15 0,5342

m = 0,2808   k g

Passo 3

Para o estado 2, como o processo é adiabático e o considerando reversível, então a equação da entropia fica:

m s 2 - s 1 = 0

s 2 = s 1

s 2 = 7,1706   k J / k g

E podemos usar a equaçaõ da energia pra achar a energia interna:

m u 2 - u 1 = Q - W

0,2808 u 2 - 2646,8 = 0 - 30

u 2 = 2540,0   k J / k g

Bom... já temos duas informações do estado dois, então podemos dizer se realmente está em duas fases.

Pensa aqui comigo. Pra ela estar em duas fases, na mesma linha que a gente olha da tabela B.1.1 (duas fases é estado saturado, né), tanto u 2 deve estar entre u l e u v , assim como s 2 deve estar entre s l e s v .

Vamos então procurar primeiro aonde que esta u 2 : na linha de 135, que u l < u 2 < u v , maaaasss o s 2 não ta entre s l e s v , ele é maior que o s v , então não ta certo. Não são duas fases.

Como é maior, então é vapor superaquecido.

Resposta

Afirmação falsa

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