Enunciado

Um determinado volume de água, inicialmente a 300 kPa e 250 °C, está contido em um arranjo pistão-cilindro equipado com batentes. A água é esfriada a pressão constante até que haja vapor saturado, e o pistão repousa sobre os batentes. Em seguida, a água continua a esfriar até a pressão de 100 kPa. No esboço dos diagramas T-v, considerando as linhas de saturação, vemos que as curvas do processo passam pelos estados inicial, intermediário e final da água. Identifique os valores de T, P e v para os estados finais sobre as curvas do processo. Determine a variação total da energia interna entre os estados inicial e final por unidade de massa da água.

Passo 1

O processo é mostrado no diagrama T-v. A energia interna no estado inicial é:

P 1 = 300   k P a → u 1 = 2728.9   k J / k g

T 1 = 250   º C

Vamos então observar o gráfico:

Passo 2

O estado 2 é vapor saturado à pressão inicial é:

P 2 = 300   k P a → v 2 = 0.6058   m 3 / k g   ( T a b e l a   A - 5 )

x 2 = 1 ( s a t .   v a p o r )

Então, o Processo 2-3 é um processo de volume constante. Portanto,

P 3 = 100   k P a → u 3 = 1163.3   k J / k g ( T a b e l a   A - 5 )

v 3 = 0.6058   m 3 / k g

A mudança geral na energia interna é:

Δ u   =   u 1 - u 3 = 1566   k J / k g

Olhar as tabelas A-5 e A-6 do livro!!

Resposta

Δ u   = 1566   k J / k g

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