Determine os valores das propriedades especificadas para cada uma das condiçōes a seguir
Para a amónia a
e
, determine
em
e
em Btu/lb
Para a amónia a
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede duas propriedades:
- Temperatura:
. - Volume específico:
(o enunciado já forneceu a conversão) = .
Pede-se: - A pressão
em (psi). - A entalpia específica
em .
Eu não fui fornecido com as tabelas de propriedades da amônia; portanto vou escolher um método simples e aplicável com os dados dados. A resolução começa no próximo passo.
Passo 2
Escolha do método e hipóteses (essenciais para saber o que estamos fazendo, e por que):
- Vou tratar o vapor de amónia como um gás ideal para obter uma primeira boa aproximação. Justificativa: temos temperatura bem abaixo da crítica e um volume específico relativamente grande (vapor diluído), situação em que a aproximação de gás ideal costuma dar resultados razoáveis para a pressão e para a variação de entalpia.
- Para obter
uso a lei dos gases ideais: , onde explicarei e calcularei cada termo. - Para
uso a propriedade do gás ideal de que a entalpia depende apenas da temperatura: . Vou aproximar por um valor médio constante adequado para amónia gasosa nessa faixa de temperatura e tomar (nota: isso define a referência; se você tiver tabelas com entalpias absolutas a partir de outra referência, basta deslocar o valor).
Passo 3
Constantes e conversões que precisamos:
- A constante universal dos gases:
. - Massa molar da amónia:
. - A constante específica da amónia é
(Interpretação:
diz quanto a pressão muda para dada densidade e temperatura num gás ideal; unidade SI Pa = J/m^3.)
Passo 4
Cálculo da pressão pela lei dos gases ideais:
- Primeiro calcule a densidade
a partir de :
- Temperatura absoluta:
- Aplicando
:
- Convertendo Pa
psi: ,
(Interpretação: este é o valor aproximado da pressão absoluta no estado, usando a lei dos gases ideais.)
Passo 5
Cálculo da entalpia
(aproximação ideal-gás):
- Para um gás ideal, a entalpia específica satisfaz
. Vou aproximar por um valor médio para amónia gasosa nesta faixa de temperatura. Um valor típico razoável para da amónia gasosa entre e é cerca de
(Comentário:
real varia um pouco com
; usar constante é uma aproximação comum em exercícios quando não se tem tabelas detalhadas.)
- Escolho referência
e tomo (isto é, o resultado será a entalpia relativa a ; se você tiver tabelas com outra referência, some/subtraia a constante apropriada). - Calcule a variação de entalpia:
Substituindo números (em unidades SI):
- Converter
em . Fator de conversão: . Então
- Como escolhi
, o valor final fica
Passo 6
Comentários finais sobre precisão e uso prático:
- Os valores acima são aproximações obtidas assumindo comportamento de gás ideal e
médio constante. Para trabalhos de engenharia (e especialmente para testes/provas que pedem valores precisos), o procedimento correto é consultar as tabelas/diagramas de propriedade da amónia (ou usar uma equação de estado real) — essas tabelas dão e com precisão. - A aproximação deve ser razoável se a amónia estiver numa condição de vapor pouco comprimido; porém se o estado for próximo da saturação ou houver forte não idealidade, a diferença para os valores de tabela pode ser significativa. Ainda assim, este método dá uma estimativa rápida e justificável.