Exercícios Resolvidos de Entalpia H

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Enunciado

Um tanque rígido possui uma mistura de água líquida saturada com 1   k g de vapor d’água saturado com um título de 0,3. Considerando que ambos estão a 75   k P a de pressão, determine a entalpia da mistura. Use a tabela abaixo.

Passo 1

Devemos primeiro visualizar o exercício através da figura do tanque rígido com a mistura dentro.

O enunciado pede para a gente encontrar a entalpia da mistura H de água líquida saturada com vapor saturado d’água, mas a tabela que ele nos deu tem apenas valores de entalpia específica h . Como podemos resolver essa questão? Lembrando da fórmula da entalpia de líquido e vapor saturados em função das entalpias específicas.

H l = m l ⋅ h l

H v = m v ⋅ h v

H = H l + H v

Essa fórmula mostra pra gente que para encontrar H só precisamos multiplicar h pela massa m do sistema! Então quanto valem h e m ? Os valores de h l e h v são extraídos das tabelas.

A massa de vapor é informada diretamente pelo enuciado.

m v = 1   k g

Já a massa de líquido só pode ser calculada indiretamente:

m l = m - m v

A massa total da mistura m pode ser descoberta pela fórmula do título.

m = m v x

x = 0,3

Vamos encontrar h l e h v na próxima etapa e depois vamos usar as fórmulas para achar H .

Passo 2

Como podemos extrair h l e h v da tabela? Lembrando que eles ficam na mesma linha que a pressão da água 75   k P a e na mesma coluna que h l .

Então:

h l = 384,36   k J k g

h v = 2662,96   k J k g

Sabendo disso, já podemos usar as fórmulas de entalpia no próximo passo!

Passo 3

Para o vapor saturado a equação é:

H v = m v ⋅ h v

H v = 1 ⋅ 2662,96  

H v = 2662,96   k J

Para calcular a entalpia do líquido, precisamos primeiro calcular a massa de líquido e a massa total.

m = m v x ⟹ m = 1 0,3 ⟹ m = 3,33   k g

m l = m - m v ⟹ m l = 3,33 - 1 ⟹ m l = 2,33   k g

Agora sim usamos a fórmula de entalpia para o líquido.

H l = m l ⋅ h l ⟹ H l = 2,33 ⋅ 384,36 ⟹ H l = 895,56   k J

A entalpia total é a soma das duas partes da mistura. Vapor e líquido.

H = H l + H v ⟹ H = 895,56 + 2662,96   ⟹ H = 3558,52   k J

Resposta

H = 3558,52   k J

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