Exercício de Fundamentos da Termodinâmica 215 - Van Wylen

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u2 = uf + x ufg = 418,91 + 0,343 × 2.087,58 = 1.134,95 kJ/kg
+
=
<
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
,= 0,343
Equação de continuidade:
0,88467
B
Volume total constante do processo: Vtot = VA + VB = 3,16 m3 e 1W2 = 0/ v2 = Vtot/m2 = 
0,5746 m3/kg
v – vf
0,5746 – 0,001044
A transferência de calor é da equação de energia
Um tanque rígido é dividido em duas salas por uma membrana, ambas contendo água, mostrada na 
Figura P5.58. A sala A está a 200 kPa, v = 0,5 m3/kg, VA = 1 m3, e a sala B contém 3,5 kg a 0,5 MPa, 
400°C. A membrana agora se rompe e a transferência de calor ocorre para que a água chegue a um 
estado uniforme a 100°C. Encontre a transferência de calor durante o processo.
mB1 ;
uA1 = uf + x ufg = 504,47 + 0,564 × 2.025,02 = 1.646,6 kJ/kg
5,58
Equação de energia:
= 0,564
Estado 2: T2 , v2 ÿ Tabela B.1.1 bifásica como v2
=
+
CV: Ambas as salas A e B no tanque.
xA1 =
x2 =
mB1 = 5,5 kg =>
A
0,5 - 0,001061
1Q2 = m2u2 - mA1uA1 - mB1uB1 = -7421 kJ
Solução:
m2u2 - mA1uA1 - mB1uB1 = 1Q2 - 1W2 
Estado 1A: (P, v) Tabela B.1.2, mA1 = VA/vA1 = 1/0,5 = 2 kg
Estado 1B: Tabela B.1.3, vB1 = 0,6173, uB1 = 2.963,2, VB = mB1vB1 = 2,16 m3
1,67185
v2 – vf
m2 = mA1
m2 = mA1
vfg
vg
vfg
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CV Água abaixo do pistão.
1
A
Processo: P linear em V como mB é linear com V
Solução:
Estado 2A: PA2 = P0 +
= 169,32kJ
Energia: mA(u2 - u1) = 1Q2 - 1W2
Suponha o padrão g, Po. Agora é adicionado calor à água abaixo do pistão para que ela se 
expanda, empurrando o pistão para cima, fazendo com que a água de cima transborde pela 
borda. Este processo continua até que o pistão atinja o topo do cilindro. Encontre o estado final da 
água abaixo do pistão (T, P, v) e o calor adicionado durante o processo.
1Q2 = mA(u2 - u1) + 1W2 = 2.170,1 + 169,3 = 2.340,4 kJ
Um cilindro aberto de 10 m de altura, Acyl = 0,1 m2, contém água a 20°C acima e 2 kg de 
água a 20°C abaixo de um pistão flutuante isolado fino de 198,5 kg, mostrado na Figura P5.59.
0,1*1000
(198,5+996)*9,807
5,59
PA1 = P0 + (mp + mB)g/A = 101,325 + = 218,5 kPa
uA2 = 440,0 + 0,352 × 2.072,34 = 1.169,5 kJ/kg
+
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
Equação de continuidade em A: mA2 = mA1
+ P0A mBg
xA2 = (0,5 - 0,001047)/1,4183 = 0,352; T2 = 105°C
1W2 = ÿÿPdV = 2(218,5 + 120,82)(1 - 0,002)
Equilíbrio de forças do pistão no estado inicial: Fÿ = Fÿ = PAA = 
mpg Estado 1A,B: Comp. Líquido. ÿ v ÿ vf = 0,001002 m3/kg; u1A = 83,95 kJ/kg VA1 
= mAvA1 = 0,002 m3; mtot = Vtot /v = 1/0,001002 = 998 kg de massa acima 
do pistão mB1 = mtot - mA = 996 kg
= 120,8 kPa ; vA2 = Vtot / mA= 0,5 m3/kg
mpg
cb
1
C
2
P
V
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