Enunciado

75- Um conjunto cilindro-pistão, que opera a pressão constante, contém água. Inicialmente, a temperatura e a pressão são iguais a 20   ° C e 2.0   M P a .

A água é então aquecida até que a temperatura atinja 100   ° C . Determine a transferência de calor e a variação de entropia nesse processo utilizando as tabelas de propriedades da água.

Refaça o problema considerando que os calores específicos da água são constantes e que a água é incompressível.

Passo 1

Vamos para mais uma questão e primeiramente queria saber se você anda bebendo água. Se sim, prossiga senão essa mensagem aqui é um alerta de que você deve beber ao menos 2   L de água por dia.

Passado o momento hidratação vamos prosseguir

Inicialmente a água tem o seguinte estado

T 1 = 20   ° C ; P 1 = 2   M P a

E como a água não está muito quente para estar vaporizada, então podemos dizer que ela está totalmente saturada

O que nos dá a seguinte propriedade pela tabela B . 1.1

h l = 83.94 k J k g

s = 0.2966   k J / k g K

E esses são os dados que precisamos para essa questão para esse estado

Passo 2

Já o estado 2 tem água a 100   ° C , aí já podemos mudar de tabela, a tabela B . 1.4 pode ser mais indicada, se fizermos:

s = 1.303 - 1.2992 - 1.303 10 - 5 × 2 - 5 = 1.30528   k J / K

Pegando os dados da entropia a 10   M P a e 5   M P a e estimando a de 2   M P a

h = 422.71 + 426.48 - 422.71 10 - 5 × 2 - 5 = 420.45   k J / k g

E esses são os dados que queremos para esse estado

Passo 3

Mas por que essa tara com a entalpia e a entropia somente, bem nós queremos a transferência de calor e a variação de entropia, e como não temos a massa elas serão calculadas como:

q = h 2 - h 1 = 420.45 - 83.94 = 336.508   k J / k g

s = s 2 - s 1 = 1.30528 - 0.2966 = 1.00868   k J / k g K

Por isso nós não precisamos nos preocupar com o volume específico (por que não tem o volume do recipiente) e nem com a energia interna pois não precisamos saber do trabalho

Passo 4

Agora para as aproximações com as constantes da água

Já que c p = 4.184 pela tabela A . 4 e:

q = c p Δ T

s = c p ln ⁡ T 2 T 1

Com T 2 = 100 + 273   K e T 1 = 20 + 273   K , portanto:

q = 4.184 × 100 - 20 = 334.72   k J / k g

E:

s = 4.184 ln ⁡ 100 + 273 20 + 273 = 1.01   k J / k g

Então é aquela coisa a aproximação tem seus erros mas no geral é muito boa

Tem nosso selo de aprovação hahah

Resposta

Usando a definição:

q = 336.508   k J / k g

s = 1.00868   k J / k g K

Com a aproximação pela constante:

q = 334.72   k J / k g

s = = 1.01   k J / k g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Quando um sistema é adiabático, o que podemos dizer sobre a variação de entropia da substância no sistema?
A espessura da camada limite, δ , sobre uma placa plana e lisa em um escoamento incompressível, sem gradiente de pressão, depende da velocidade de corrente livre, U , da massa específica do fluido, ρ
Refrigerante- 134 a a 600k P a e 100° C sofre uma expansão reversível isotérmica até 200k P a em um dispositivo com escoamento em regime permanente com uma entrada e uma saída. Determine a potência pr
É possível resfriar e condensar R - 134 a a partir de 1.000k P a e 180° C para líquido saturado, em um sistema fechado submetido a um processo reversível isobárico que ao mesmo tempo troca calor com u
Um tanque isolado contendo 0,2m 3 de vapor de água saturado a 350k P a está conectado a um arranjo pistão-cilindro isolado e inicialmente vazio. A massa do pistão é tal que é necessária uma pressão de