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Enunciado

Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 36

Um quilograma de vapor d'água encontra-se no interior de um dispositivo êmbolo/cilindro a 800 k P a e 200 ∘ C .

(a) Se houver uma expansão isotérmica até 150 k P a , mecanicamente reversível, que quantidade de calor ele absorverá?(b) Se houver uma expansão adiabática e reversível até 150 k P a , qual será a sua temperatura final e que quantidade de trabalho será realizada?

Passo 1

O enunciado pede que a gente determine a quantidade de calor ele absorverá?e que quantidade de trabalho será realizada?

Dados, Tabela F.2 em 800 k P a e 200 degC:

U 1 : = 2629.9 ⋅ J g m S 1 : = 6.8148 ⋅ J g m ⋅ K m a s s a   : = 1 ⋅ k g

(a) expansão isotérmica de 150 k P a   e   200 d e g C

U 2 : = 2656.3 ⋅ J g m S 2 : = 7.6439 ⋅ J g m ⋅ K T : = 473.15 ⋅ K

Q : = m a s s ⋅ T ⋅ ( s 2 - S 1 ) Q = 392.29 k J

t r a b a l h o   : = m a s s a ⋅ ( U 2 - U 1 ) - Q t r a b a l h o   = - 365.89 k J

Passo 2

(b) Expansão de entropia constante para 150 kPa. O estado final é vapor úmido:

S l i q : = 1.4336 ⋅ J g m ⋅ K S v a p : = 7.2234 ⋅ J g m ⋅ K

U l i q : = 444.224 ⋅ J g m U v a p : = 2513.4 ⋅ J g m

x : = S 1 - S l i q S v a p - S l i q x = 0.929

U 2 : = U l i q + x ⋅ ( U v a p - U l i q ) U 2 = 2.367 × 10 3 J g m

W : = m a s s a ⋅ ( U 2 - U 1 ) W = - 262.527 k J

Resposta

a Q = 392.29 k J t r a b a l h o   = - 365.89 k J

(b) W = - 262.527 k J