Enunciado

63 Um conjunto cilindro – pistão contém 2 kg de água a 5 MPa e 100 °C. Calor é transferido, de um reservatório térmico a 700 °C, para a água até que sua temperatura atinja 700 °C. Admitindo que o processo seja isobárico, determine o trabalho realizado, a transferência de calor e a produção de entropia no sistema e no meio.

Passo 1

Pra essa questão vamos usar a equação:

m s 2 - s 1 = ∫ d Q T + S g e r

E como é um processso isobárico:

W = P Δ V

Ahhh.... também vamos precisar das tabelas lá do final do livro.

Passo 2

Para o estado inicial, se a gente olhar na tabela B.1.1 a pressão de saturação para 100°C.... a gente tem líquido comprimido.

Olha os dados na tabela B.1.4:

- a entalpia específica inicial:

h 1 = 433,72   k J / k g

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 417,52   k J / k g

- o volume específico inicial:

v 1 = 0,00104   m 3 / k g

- a entropia específica inicial:

s 1 = 1,303   k j / k g K

Passo 3

Para o estado final, que é vapor saturado:

- a entalpia específica final:

h 2 = 3900,1   k J / k g

- a energia interna específica final:

u 2 = 3457,6   k J / k g

- a entropia específica final:

s 2 = 7,5122   k J / k g K

- o volume específico final:

v 2 = 0,08849   m 3 / k g  

Passo 4

E já podemos calcular o trabalho:

W = P Δ V

W = P m v 2 - v 1

W = 50000 × 2 × 0,08849 - 0,00104

W = 874,6   k J

E também vamos calcular a transferenciade calor:

Δ U = Q - W

m u 2 - u 1 = Q - W

2 × 3457,6 - 417,52 = Q - 874,6  

Q = 6954,76   k J

E pra entropoia geradada:

m s 2 - s 1 = ∫ d Q T + S g e r

m s 2 - s 1 = Q T + S g e r

S g e r = 5,27   k J / k

Resposta

W = 874,6   k J

Q = 6954,76   k J

S g e r = 5,27   k J / k

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