Exercícios Resolvidos de Entalpia H

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Enunciado

Inicialmente, a água de uma amostra se encontra como líquido saturado a 20   ° C . A água é então comprimida, em um processo isotérmico, até que a pressão atinja 500   k P a . Determine a entalpia específica do estado final. Use as tabelas termodinâmicas abaixo.

Passo 1

Esse exercício pede que a gente descubra o valor da entalpia específica da água, depois dela passar por um processo isotérmico. Ou seja, a água tinha um estado inicial (estado 1) e, depois de passar por esse processo, alcança seu estado final (estado 2). A figura abaixo mostra todas as informações dadas pelo enunciado.

Como podemos achar a entalpia específica do estado 2 h 2 ? Nós precisamos conhecer duas propriedades intensivas do estado 2 para poder determinar o valor de todas as propriedades nesse estado. Uma nós já temos: a pressão informada pelo enunciado.

P 2 = 500   k P a

Nós podemos encontrar a outra propriedade, lembrando que o processo pelo qual a água passa é isotérmico. Isso significa que a temperatura do estado 2 é igual à temperatura do estado 1.

T 2 = T 1

A temperatura do estado 1 é fornecida pelo enunciado:

T 1 = 20   ° C

Pronto! Temos duas propriedades do estado 2. Com essa informação, nós podemos encontrar a entalpia específica da água, usando as tabelas de propriedades termodinâmicas. Mas qual delas devemos usar para achar h 2 ?

É isso que descobriremos no próximo passo!

Passo 2

Se o estado 2 for líquido comprimido, usamos a tabela de líquido comprimido. Se o estado 2 for saturado, usamos a tabela de saturação para encontrar h 2 ! Para saber isso, comparamos a pressão de saturação P s a t para a água a 20   ° C com sua temperatura P 2 .

Caso a água tenha pressão maior que a pressão de saturação, ela é um líquido comprimido!

S e   P 2 > P s a t   ⟹ L í q u i d o   c o m p r i m i d o

Caso ela tenha pressão igual à pressão de saturação, ela estará saturada.

S e   P 2 = P s a t   ⟹ S a t u r a ç ã o

Pronto, agora que temos todas as informações que precisamos, vamos iniciar nossos cálculos.

Passo 3

Começamos as contas, descobrindo a pressão de saturação da água a 20   ° C . Para conseguir esse valor, usamos a tabela de saturação.

P s a t = 2,3385   k P a

Isso significa que a pressão do estado 2 500   k P a é maior que a pressão de saturação. Por isso, a água no estado 2 é um líquido comprimido. Ou seja, para achar h 2 precisamos usar a tabela de líquido comprimido. Isso é o que faremos no próximo passo.

Passo 4

A entalpia do estado 2 tem que estar na mesma linha que a temperatura de 20   ° C .

Logo, h 2 vale:

h 2 = 84,41   k J k g

Resposta

h 2 = 84,41   k J k g

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