Uma massa de de uma mistura de água líquida e vapor d’água saturados está contida em um arranjo pistão- cilindro a . Inicialmente, da água estão na fase líquida e o restante está na fase de vapor. Calor é então transferido para a água e o pistão, que está apoiado nos batentes, começa a se mover quando a pressão interna atinge . A transferência de calor continua até que o volume total aumente em . Determine (a) as temperaturas inicial e final, (b) a massa de água na fase líquida quando pistão começa a se mover e (c) o trabalho realizado durante esse processo. Mostre o processo em um diagrama .
Passo 1
O primeiro estado consiste em uma mistura de vapor e líquido saturado de água. Então a temperatura do estado inicial é a temperatura de saturação da água a . Obtemos então pela Tabela A-5:

Agora precisamos encontrar a temperatura do estado final. Para isso, devemos determinar algumas propriedades da água. Temos que o volume inicial é:
Como , temos:
Volume específico:
Logo, temos os seguintes dados sobre o estado 3:
Comparando na tabela de saturação da água, ou seja, Tabela A-5, temos que o volume específico em é menor que o . Logo, temos que no último estado a água encontra-se como vapor superaquecido.
Para encontrar a temperatura vamos interpolar na tabela de vapor superaquecido, ou seja, Tabela A-6:

Então, encontramos:
Passo 2
Quando o pistão começa a se mover, temos:
Então, temos que o volume específico é:
Como , não temos líquido. Somente vapor está contido no cilindro quando o pistão começa a se mover.
Passo 3
Do primeiro estado para o segundo não temos realização de trabalho. A pressão permanece constante durante o processo, então temos que o trabalho realizado é:
Abaixo temos o diagrama do processo:

Resposta
