Um quilograma de água contida em um conjunto cilindro-pistão, inicialmente a 160 ° C e 150 k P a , é submetido a um processo de compressão isotérmica até o estado de líquido saturado. Para o processo, W = - 471,5   k J . Determine:

a) o calor transferido, em k J .

b) a variação de entropia, em k J / k g ⋅ K .

Passo 1

E aí, bora resolver essa questão comigo?

Então, pegue um papel e caneta e vamos lá!

Letra a)

Começamos o nosso problema aplicando um balanço de energia em nosso sistema, desprezando os efeitos da energia cinética e potencial:

Q = W + ∆ U

Q = W + m u 2 - u 1

Pela tabela de propriedades de vapor d’água saturada, a 160 ° C e 150   k P a , devemos obter:

u 1 = 2595,2   k J / k g

Já pela tabela de água saturada, a 160 ° C , obtemos:

u 2 = 674,86   k J / k g

Substituindo os dados na nossa equação:

Q = - 471,5 + 1 ⋅ 674,86 - 2595,2

Q = - 2391,84   k J

Com isso, já conseguimos obter o calor transferido, bora para a letra (b)!

Passo 2

Letra b)

Agora, devemos calcular a variação na entropia, e para isso utilizaremos a seguinte equação:

∆ s = s 2 - s 1

∆ s = m ( s 2 - s 1 )

Nas mesmas tabelas utilizadas para o Passo 1, devemos obter as entropias para os estados do nosso processo:

s 1 = 7,4665   k J / k g ⋅ K

s 2 = s f = 1,9427   k J / k g ⋅ K

Substituindo os dados:

∆ s = 1 ⋅ 1,9427 - 7,4665

∆ s = - 5,5238   k J / K

E assim a gente finaliza a nossa questão!

Até a próxima!

Resposta

a )   Q = - 2391,84   k J

b )   ∆ s = - 5,5238   k J / K

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