Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão, inicialmente, apresenta volume interno igual a 0,1   m 3 e contém 1   k g de água a 20 ° C . O pistão é travado e transfere-se calor ao conjunto até que a água atinja o estado de vapor saturado. Determine a temperatura e a pressão no estado final deste processo. Qual é o trabalho realizado neste processo?

Passo 1

Oi galera, bora resolver mais uma!

Temos que determinar 3 coisas: temperatura final, pressão final e o trabalho realizado para este processo.

Ok, vamos enunciar as condições de estado inicial:

V 1 = 0,1 m 3

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

T = 20 ° C

Sabendo que o pistão trava o nosso cilindro, ou seja, o nosso espaço não varia mais com a pressão, temos que o nosso volume se torna constante:

V 1 = V 2

Passo 2

Agora que nos situamos no problema, bora resolver isso ae!

Seguinte para o calculo do trabalho, temos a fórmula do trabalho integrável:

W = ∫ P d V

Note que nossos volumes são iguais, logo, não há variação de volume, resultando em:

W = ∫ P d V = P ∙ Δ V = P ∙ V 2 - V 1 = 0

Ok, um já foi, vamos para a temperatura e pressão.

Passo 3

Com o volume específico calculado e sabendo que o nosso volume é constante, logo, o volume específico também é.

Olhando na tabela B 1.3 , pois sabemos que temos vapor saturado, com v = 0,1 m 3 / k g :

O volume mais próximo é:

v = 0,10377   m 3 / k g

P = 2   M P a

T = 225 ° C

Assumiremos este pequeno erro. Temos que a pressão e temperatura final são:

P 2 = 2   M P a

T 2 = 225 ° C

Resposta

P 2 = 2   M P a

T 2 = 225 ° C

W = 0

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