Poderiam me ajudar neste exercício de termodinâmica?
Considere o conjunto cilindro-pistão mostrado na Figura 01 a seguir, contendo a massa de 1 kg água, a temperatura de 20 ºC, note que o pistão repousa sobre os esbarros fixados na parede do cilindro. Nesta condição, o volume interno do conjunto é igual a 0,1 m³. A pressão interna necessária para que o pistão inicie o movimento é igual a 400 kPa.
Determine a temperatura da água no instante em que o pistão inicia seu movimento. Se realizarmos um processo de aquecimento gradual que termina quando a água estiver no estado de vapor saturado, determine a temperatura e o volume no estado final e o trabalho realizado durante o processo.
💡 2 Respostas
Hyan Cândido Guedes
nao sei
Andre Pucciarelli
Verificando onde o pistão parava.
Pela equação da energia, temos:
\(m(u_4 - u_1) = Q_4 - W_4\)
Pelo processo: Se P < 300 kPa então V = 400 L
Se P > 300 kPa então V = 600 L
Se P = 300 kPa então 400 L
No estado 1:
\(v_1 = 0.001043 + 0.2×1.693 = 0.33964\\
m = V_1/v_1 = 0.33964 0.4 = 1.178 \,\,kg\\
u_1 = 417.36 + 0.2 × 2088.7 = 835.1 \,\,kJ/kg\)
No estado 3:
v3 =0.6
1.178 = 0.5095 < vG = 0.6058 at P3 = 300 kPa
Quando ele atinge posição superior, estará na condição de vapor saturado.
No estado 4: v4 = v3 = 0.5095 m3/kg = vG
\( P_4 = 361\,\, kPa\\ u_4 = 2550.0 \,\,kJ/kg\\
W_4 = W_2 + W_3 + W_4 = 0 + W_3 + 0\\
W_4 = P_2(V_3 - V_2) = 300 × (0.6 - 0.4) = 60 \,\,kJ\\
Q_4 = m(u_4 - u_1) + W_4 = 1.178(2550.0 - 835.1) + 60 = 2080\,\, kJ\)
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