Exercícios Resolvidos de Entalpia H

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Enunciado

Determine a energia interna de um tanque rígido fechado que contém 6   k g de vapor d’água saturado à pressão de 75   k P a . Use a tabela abaixo.

Passo 1

Devemos primeiro visualizar o exercício através da figura do tanque rígido com vapor saturado de água.

O enunciado pede para a gente encontrar a energia interna U de 6   k g de vapor d’água saturado, mas a tabela que ele nos deu tem apenas valores de entalpia específica h . Como podemos resolver esse problema?

A solução dessa questão precisa ser dividida em duas etapas. Primeiro, temos que converter a entalpia específica h da tabela para energia interna específica u . Fazemos isso, reorganizando a fórmula da entalpia específica.

h = u + P ⋅ v     ⟹     u = h - P ⋅ v

Usando essa fórmula, podemos converter a entalpia específica do vapor saturado h v para energia interna específica do vapor saturado u v .

u v = h v - P ⋅ v v

h v e v v são obtidos pela tabela de saturação da água. Eles estão na mesma linha que a pressão de 75   k P a da água.

Segundo, para converter a energia interna específica do vapor saturado u v para a energia interna do vapor saturado U v , usamos a fórmula abaixo.

U v = m ⋅ u v

Essa fórmula mostra pra gente que para encontrar U v só precisamos multiplicar u v pela massa m do sistema! Então quanto vale a massa de vapor d’água m ?

A massa é informada pelo próprio enunciado:

m = 6   k g

Vamos encontrar u v na próxima etapa e depois vamos usar a fórmula para achar U v .

Passo 2

Como podemos extrair o h v da tabela?

Lembrando que ele fica na mesma linha que a pressão da água 75   k P a e na mesma coluna que h v !

Então:

h v = 2662,96   k J k g

O volume específico do vapor também é obtido nessa tabela.

v v = 2,21711   m 3 k g

Sabendo disso, já podemos usar a fórmula de conversão de entalpia para energia interna no próximo passo!

Passo 3

u v = h v - P ⋅ v v

u v = 2662,96 - 75 ⋅ 2,21711

u v = 2496,68   k J k g

Agora podemos concluir o último passo de calcular a energia interna do vapor

U v = m ⋅ u v

U v = 6 ⋅ 2496,68

U v = 14980 , 08   k J

Esse é o resultado que queríamos!

Resposta

U v = 14980 , 08   k J

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