3.75 Determine a transferência de calor necessária para aumentar a pressão de 2 kg de vapor com título de 50% confinada em um recipiente rígido de 140 kPa para 1.200 kPa . Também determine a temperatura final. a) Utilize as tabelas de vapor e b) utilize a Calculadora IRC. Esboce o processo no diagrama
.
Passo 1
O enunciado dá
de vapor com título inicial
confinado num recipiente rígido (volume específico constante) e pede a transferência de calor
necessária para elevar a pressão de
para
e a temperatura final
. Vamos usar tabelas de vapor na análise a) e depois comparar com o resultado da Calculadora IRC na b). O conteúdo aplicado é calor em processo isoócorico e propriedades de vapor saturado e superaquecido.
Passo 2
Para um processo em volume rígido, o volume específico permanece
No estado 1, como o vapor é mistura saturada a
,
Usando tabelas a
:
Logo
Passo 3
A energia interna específica no estado 1 é
De tabelas a
:
Portanto
Passo 4
No estado 2 a pressão é
e
. Comparando com
em saturado (
), vemos que
, ou seja, o vapor está superaquecido. Buscamos em tabelas superaquecidas a
o par
mais próximo de
e interpolamos:
Em superaquecido a
:
T=400 °C:
T=500 °C:
T=400 °C:
T=500 °C:
Interpolando em
:
Passo 5
O calor trocado (energia interna varia, sem trabalho de fluxo ou expansão) é
Positivo, pois o sistema recebe calor.
Passo 6
No diagrama
o processo é uma reta vertical em
, parte no domo (estado saturado misto) a
e segue até a região superaquecida a
, terminando em
.
Resposta
Transferência de calor
e temperatura final
.