Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão de pressão constante contém 0,2   k g de vapor d’água saturado a 400   k P a . O conjunto é então resfriado de forma que a água ocupe a metade do volume inicial. Determine o trabalho no processo.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Para calcular o trabalho nós precisamos do volume. Então olhando na Tabela B.1.2 nós encontramos o volume específico do vapor de água:

v 1 = 0,4625   m 3 / k g

Dada a massa de 2   k g , o volume pode ser calculado por:

V 1 = m v 1

V 1 = 0,2 k g 0,4625 m 3 k g = 0,0925   m 3

O enunciado diz que a água passa a ocupar metade do volume inicial então:

v 2 = v 1 2 = 0,4625   m 3 / k g 2 = 0,23125   m 3 / k g

Assim,

V 2 = V 1 2 = 0,04625   m 3

Passo 2

Nós temos um processo a pressão constante, então o trabalho é dado por:

W = ∫ P d V = P V 2 - V 1

W = 400   k P a × 0,04625 - 0,0925 m 3

W = - 18,5   k J  

Resposta

- 18,5   k J

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