Enunciado

56 Inicialmente, um conjunto cilindro – pistão contém água a 250 °C e 1,0 MPa. É realizado um processo isobárico até que a água atinja o estado de vapor saturado. Determine o trabalho específico e a transferência de calor específica nesse processo.

Passo 1

Vamos lá...

Como trabalho é uma função de estado (o valor final não depende do caminho), então vamos considerar o processo reversível e vamos usar a equação (para processo isobárico, ou seja, pressão constante):

w = P Δ v

E também vamos usar a equação da energia:

Δ u = q - w

Ah... e também vamos precisar das tabelas do final do livro.

Passo 2

No estado inicial a gente não sabe se tem água satura, vapor superaquecido ou líquido comprimido e tals, mas vamos descobrir agora.

Vamos olhar na tabela B.1.1 qual a pressão de saturação pra quando T = 250 ° C .

P s a t = 3973   k P a

Bom... como a pressão inicial é menor que a pressão de saturação, então temos vapor superaquecido. Então vamos precisar mudar de tabela, né...

Passo 3

Pegando os dados na tabela B.1.3 (vapor superaquecido) para 250°C e 1,0 MPa = 1000 kPa:

- o volume específico inicial:

v 1 = 0,23268   m 3 / k g

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 2709,91   k J / k g

Passo 4

No estado final ele já diz que temos só vapor saturado. Então vamos para a tabela B.1.2 (porque temos a pressão final) e pegar os dados referentes a vapor saturado a 1000 kPa:

- o volume específico final:

v 2 = v v

v 2 = 0,19444   m 3 / k g

- a energia interna específica final:

u 2 = u v

u 2 = 2584,64   k J / k g

Passo 5

Agora já dá pra calcular o trabalho específico:

w = P Δ v

w = P v 2 - v 1

w = 1000 0,19444 - 0,23268

w = - 38,28   k J / k g

E também a transferência de calor específica:

Δ u = q - w

u 2 - u 1 = q - w

2584,64 - 2709,91 = q - - 38,28

q = - 164,55   k J / k g

Resposta

w = - 38,28   k J / k g

q = - 164,55   k J / k g

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