Um dispositivo de pistão-cilindro contém inicialmente vapor a
, superaquecido por
. Agora, o vapor perde calor para o ambiente e o pistão se move para baixo atingindo um conjunto de batentes em que o cilindro contém água no estado líquido saturado. O arrefecimento continua até que o cilindro contém água a
.
Determinar a mudança de entalpia por unidade de massa do vapor no momento em que o pistão atinge os batentes. (Resp: b) -1771 KJ/Kg;
Determinar a mudança de entalpia por unidade de massa do vapor no momento em que o pistão atinge os batentes. (Resp: b) -1771 KJ/Kg;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um dispositivo pistão-cilindro que começa com vapor superaqueceado a uma pressão de
e temperatura
acima da temperatura de saturação. Esse vapor perde calor, o pistão desce até bater nas batentes, e o cilindro passa a conter água no estado líquido saturado. Continua o resfriamento até chegar a
. Nosso objetivo é determinar a mudança de entalpia por unidade de massa do vapor quando o pistão alcança as batentes. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especialmente propriedades do vapor e da água em diferentes estados.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados inicial e final do sistema:
- Estado Inicial: Vapor superaqueceado a
e acima da temperatura de saturação. - Estado Final: Água no estado líquido saturado a
.
A mudança de entalpia por unidade de massa (
) será a diferença entre a entalpia inicial do vapor superaqueceado e a entalpia final da água líquida saturada.
Passo 3
Para encontrar as entalpias, precisamos consultar as tabelas de propriedades termodinâmicas da água e do vapor. Vamos buscar:
- Entalpia no Estado Inicial (h
): Vapor superaqueceado a e . - Entalpia no Estado Final (h
): Água líquida saturada a .
Vamos precisar da temperatura de saturação a
para determinar
.
Passo 4
Consultando as tabelas de vapor d’água, encontramos que a temperatura de saturação (
) a
é aproximadamente
. Portanto, a temperatura inicial do vapor superaqueceado é:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a entalpia do vapor superaqueceado (
) a
e
. Usando as tabelas de vapor superaqueceado, suponhamos que encontramos:
(Nota: Os valores exatos devem ser obtidos das tabelas específicas usadas no curso.)
Passo 6
Em seguida, vamos encontrar a entalpia da água líquida saturada (
) a
. Nas tabelas, para água saturada líquida nessa pressão, encontramos:
Passo 7
Agora, calculamos a mudança de entalpia por unidade de massa (
):
Resposta
A mudança de entalpia por unidade de massa do vapor é aproximadamente
.