Água líquida, a
e 1000 kPa , possui uma energia interna (em uma escala arbitrária) de
e um volume específico de
.
(a) Qual é a sua entalpia?
(b) A água é levada ao estado vapor a
e 1500 kPa , onde a sua energia interna é de
, e o seu volume específico é igual a
. Calcule
e
para esse processo.
(a) Qual é a sua entalpia?
(b) A água é levada ao estado vapor a
Passo 1
O enunciado dá dois estados da água e pede:
(a) a entalpia da água no estado líquido a e
;
(b) para o processo líquido vapor entre o estado inicial (aquele do item (a)) e o estado final vapor a
e
, calcular
e
.
(a) a entalpia da água no estado líquido a
(b) para o processo líquido
Dados fornecidos (peguei os valores diretamente do enunciado):
- Estado inicial (1):
, , , . - Estado final (2):
, , , .
O que é pedido:
- (a) calcular a entalpia
no estado inicial; - (b) calcular
e .
Passo 2
Primeiro, vamos organizar unidades de volume específico para trabalhar com
diretamente em
. Explicando a conversão passo a passo (não se assuste, é só conta de unidade):
O enunciado dá
em
. Queremos
. Use:
-
. -
.
Assim,
Logo, para converter basta multiplicar por
.
Aplicando:
Observação sobre unidades de
: se
está em
e
em
, então
tem unidade
(porque
). Assim não precisamos mais converter energia interna
, que já está em
.
Passo 3
Lembrete físico e fórmula que vamos usar (uma pequena aula): entalpia específica
é definida como
onde:
-
é a entalpia específica ( ), -
é a energia interna específica ( ), -
é a pressão ( ), -
é o volume específico ( ).
Interpretação simples: entalpia é energia interna somada à energia necessária para “criar o volume” do fluido contra a pressão ambiente (
). Para calcular
usamos a mesma definição diferença a diferença:
.
Passo 4
Calcule agora a entalpia no estado inicial (item (a)). Usamos
.
Inserindo os valores (peguei
,
,
do enunciado e converti
como no Passo 2):
Calcule
:
Logo
Arredondando razoavelmente para duas casas decimais (padrão em termodinâmica prática):
Passo 5
Agora calculamos
do processo (item (b)). Por definição:
Usando os valores do enunciado:
Portanto
Passo 6
Em seguida precisamos de
para obter
. Calcule
.
Usamos
convertido no Passo 2:
Calcule
:
Logo
Arredondando:
Passo 7
Finalmente, calcule
:
Usando
e
(valores calculados acima),
Arredondando para duas casas decimais:
Resposta
(a)
(b)
(b)