Água liquida a 100^circ C e 1 bar possui energia interna igual a 419,0 kJ / kg (para uma escala arbitrária) e volume específico igual a 1,044 cm^3 / g. Calcule: a) A entalpia da água; b) A água através de um processo qualquer passa para a fase vapor a 200^circ C e 800 kPa . Nestas condições sua entalpia é igual a 2.838,6 kJ / kj e sua volume específico 260,79 cm^3 / g.
Calcule De<a U e De<a H para o processo.
R: (a) H=419,104 kj / kg, De<a H=2419,50 kj / kg;
(b) De<a U=2210,97 kj / kg

Passo 1

O enunciado fornece água líquida a 100^circC e 1,bar com energia interna u1=419,0 kJ/kg e volume específico v1=1,044 cm^3/g. Queremos calcular a entalpia inicial
h1 = u1 + p,v1
e depois, sabendo que a água vaporiza a 200^circC e 800,kPa com entalpia h2=2838,6 kJ/kg e volume específico v2=260,79 cm^3/g, calcular
De<a U = u2 - u1 e De<a H = h2 - h1,
onde u2 = h2 - p,v2.

Passo 2

Converter os volumes específicos de cm^3/g para m^3/kg:
v1 = 1,044 cm^3/g = 1,044times10^-3 m^3/kg,
v2 = 260,79 cm^3/g = 260,79times10^-3 m^3/kg
Para a fase líquida, p=1,bar=100,kPa, então
p,v1 = 100 kPatimes1,044times10^-3 m^3/kg =0,1044 kJ/kg
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h1 = u1 + p,v1 = 419,0 + 0,1044 = 419,1044 kJ/kg

Passo 3

Para a fase vapor usamos p=800,kPa, então
p,v2 = 800 kPatimes260,79times10^-3 m^3/kg =208,632 kJ/kg
Dessa forma a energia interna final é
u2 = h2 - p,v2 = 2838,6 - 208,632 = 2629,968 kJ/kg
Agora calculamos as variações:
De<a U = u2 - u1 = 2629,968 - 419,0 = 2210,968 kJ/kg,
De<a H = h2 - h1 = 2838,6 - 419,1044 = 2419,4956 kJ/kg

Resposta

(a) h1 = 419,104 kJ/kg
(b) De<a U = 2210,97 kJ/kg, De<a H = 2419,50 kJ/kg

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