Calcule a entalpia especifica da água associada ao processo a seguir: Energia interna especifica (
) de
, volume molar ( V ) de
e pressão de 40 bar.
Passo 1
O que o enunciado pede: calcular a entalpia específica da água associada ao processo dado.
Informações fornecidas (vou repetir exatamente os dados para ficar claro):
Observações importantes que já extraio do enunciado (sem resolver ainda):
-
é volume molar, ou seja, volume por mol (unidade dada em ). - A entalpia específica que queremos é por unidade de massa (kJ/kg), logo precisaremos do volume específico
em . - Para transformar volume molar em volume específico usaremos a massa molar da água. Vou usar a massa molar padrão da água:
Passo 2
Fórmula fundamental que vamos usar e por quê:
A entalpia
é definida (termodinamicamente) por
onde
é energia interna total e
é volume total. Em quantidades específicas (por unidade de massa) a relação correspondente é
onde
-
é a entalpia específica ( ), -
é a energia interna específica ( ), -
é a pressão ( no SI), -
é o volume específico ( ).
Explicação didática curta: a entalpia específica soma a energia interna por kg com a energia de “fluxo”
por kg (pressão vezes volume específico tem unidades de energia por massa). Para obter
precisamos expressar todos em unidades compatíveis do SI (energia em J ou kJ, volume em
, pressão em Pa).
Passo 3
Converter unidades para o SI e obter o volume específico
.
Converter
de
para
:
Massa molar da água (já indicada no Passo 1):
Agora o volume específico
(m^3/kg) é o volume por mol dividido pela massa por mol:
Calculemos:
Converter a pressão de
para
(SI):
Passo 4
Calcular o termo
e converter para
.
Lembrando que
, portanto
em
é
. Convertendo para
dividimos por
.
Calculemos:
Passo 5
Calcular a entalpia específica usando
.
Temos
(fornecido) e
(do Passo 4). Então:
Arredondando com base nos algarismos fornecidos (uso 5 dígitos significativos é exagerado; mantemos 5 com casas decimais coerentes), podemos reportar