Enunciado

Um arranjo pistão-cilindro contém 0,005 m 3 de água líquida e 0,9 m 3 de vapor de água em equilíbrio a 600 kPa. Calor é transferido a pressão constante até que a temperatura atinja 200 °C. a) Qual é a temperatura inicial da água?

b) Determine a massa total da água.

c) Calcule o volume final.

d) Mostre o processo em um diagrama P-v com relação às linhas de saturação.

Passo 1

Na letra a, inicialmente duas fases coexistem em equilíbrio, portanto, temos uma mistura saturada de vapor líquido. Então a temperatura no tanque deve ser a temperatura de saturação na pressão especificada:

T = T s a t   à   600   k P a = 158.8   º C

Passo 2

Na letra b, a massa total neste caso pode ser facilmente determinada pela adição da massa de cada fase,

m f = V f v f = 4.543   k g

m g = V g v g = 2.852   k g

m t = m f + m g = 7.395   k g

Passo 3

Na letra c, no estado final, a água é vapor superaquecido e seu volume específico é (olhar tabela A-6):

P 2 = 600   k P a → v 2 = 0.3521   m 3 / k g   ( T a b e l a   A - 6 )

T 2 = 200   º C

Então,

V 2 = m t v 2 = 2.604   m 3

Passo 4

Na letra d, temos o diagrama:

Resposta

  1. T = 158.8   º C
  2. m t = 7.395   k g
  3. V 2 = 2.604   m 3
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