Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão contém 1   k g de água líquida a 20   ° C e 300   k P a . Existe uma mola linear montada sobre o pistão de forma que quando a água é aquecida a pressão sobe para 3   M P a com um volume de 0,1   m 3 .

a. Determine a temperatura final

b. Trace um gráfico do processo em um diagrama p - v

c. Determine o trabalho no processo.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Nosso volume de controle é a água, que tem massa constante:

m 2 = m 1 = m

No estado 1, vamos considerar o líquido saturado na mesma temperatura. Então, o volume específico a 20   ° C , da Tabela B.1.1, é

v 1 = v f = 0,001002   m 3 / k g

No estado 2, o enunciado nos dá V 2 = 0,1   m 3 , então temos:

v 2 = V 2 m = 0,1   m 3 1   k g = 0,1   m 3 / k g

Como a pressão sobe para P 2 = 3 000   k P a , de acordo com o enunciado, nós temos duas variáveis que nos permitem encontrar a temperatura 2 na Tabela B.1.3. Assim, após interpolar

T 2 = 404   ° C

Passo 2

O trabalho é realizado quando o pistão se move linearmente variando a pressão. Então temos:

W = ∫ P d V = P m é d i a ( V 2 - V 1 )

W = P 1 + P 2 2 V 2 - V 1

W = 300 + 3000 2 0 , 1 - 0,001

W = 163,35   k J

Passo 3

Montando o diagrama P - V do processo, temos:

Resposta

404   ° C

D i a g r a m a   P - V

163,35   k J

Exercícios de Livros Relacionados

Determine o trabalho por unidade de massa no Problema 3.33 para o caso em que o volume é reduzido.
Um gás inicialmente a 1M P a e 500° C está contido em um conjunto cilindro-pistão com volume inicial de 0,1m 3 . O gás é então expandido lentamente de acordo com a relação P V = c o n s t a n t e até
Um tanque A de 400l , contém gás argônio a 250k P a e 30° C . O cilindro B , inicialmente vazio, possui um pistão que se move sem atrito e de massa tal que uma pressão de 150k P a fará com que ele flu
Um cilindro, adaptado com um êmbolo móvel, contém gás propano a 100k P a e 300K com um volume de 0,2m 3 . O gás é então comprimido lentamente de acordo com a relação P V 1,1 = c o n s t a n t e até um