Água a 325 K e 300 kPa será transformada em vapor dágua a 670 K e 5,0 MPa em uma caldeira (gerador de vapor).
(a) Calcule a variação de entalpia específica necessária para essa transformação. (2970,2kJ/kg)

Passo 1

Beleza, o enunciado diz o seguinte: temos água (fase líquida) a 325 K e 300 kPa entrando na caldeira e ela sai como vapor a 670 K e 5,0 MPa. A pergunta é: qual a variação de entalpia específica (∆h) dessa transformação?
Conteúdo envolvido: Termodinâmica de água/vapor, uso de tabelas termodinâmicas (steam tables) para achar entalpia em cada estado, definição de variação de entalpia.
O que vamos precisar:
  1. Saber o que é entalpia específica (h) e ∆h = h₂ − h₁.
  2. Consultar tabelas:
    • h₁ para água comprimida (ou aproximar líquido por h = cₚ·(T − T_ref)).
    • h₂ para vapor superaquecido a 5 MPa e 670 K.

Passo 2

Teoria rápida de entalpia:
Entalpia específica h é uma propriedade termodinâmica que, grosso modo, mede “energia sensível + energia de pressão” por kg de fluido.
Quando a gente quer saber quanto calor precisa pra mudar de estado, calcula ∆h = h₂ − h₁.
Pra descobrir h em cada ponto usamos steam tables: para líquidos comprimidos a entalpia praticamente depende só da temperatura (cₚ quase constante), já pra vapor superaquecido a gente lê direto na tabela de vapor superaquecido.

Passo 3

Estado 1 (líquido a 325 K e 300 kPa)
• Como tabelas de líquido comprimido são chatas de interpolar, vou aproximar:
h₁ ≃ cₚ·(T₁ − T_ref)
com cₚ da água líquida ≃ 4,18 kJ/kg·K e T_ref = 273,15 K.
Logo:
h1 ;=; 4,18;l(325 - 273,15r) ;=; 4,18 times 51,85 ;approx; 217,1;kJ/kg

Passo 4

Estado 2 (vapor superaquecido a 5,0 MPa e 670 K ≃ 396,85 °C)
• Consultando a steam table para vapor superaquecido:
em p = 5,0 MPa e T ≃ 397 °C, encontramos
h2 approx 3187,3;kJ/kg
(Interpolação entre as linhas de 380 °C e 400 °C dá esse valor.)

Passo 5

Agora a variação de entalpia é só:
De

Resposta

A variação de entalpia específica necessária é de 2970,2 kJ/kg.

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