Qual o estado da água com
? Calcule a entalpia e volume.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz: “Água a P = 500 kPa e T = 1000 °C. Qual o estado? Calcule entalpia e volume.”
Conteúdo: propriedades termodinâmicas da água (tabela de saturação, vapor superaquecido), lei dos gases ideais e cálculo aproximado de entalpia via Cp médio. Vamos usar tabela de saturação pra ver se tá no vapor saturado ou superaquecido, depois lei dos gases ideais para achar o volume específico, e uma aproximação linear de Cp pra entalpia.
Conteúdo: propriedades termodinâmicas da água (tabela de saturação, vapor superaquecido), lei dos gases ideais e cálculo aproximado de entalpia via Cp médio. Vamos usar tabela de saturação pra ver se tá no vapor saturado ou superaquecido, depois lei dos gases ideais para achar o volume específico, e uma aproximação linear de Cp pra entalpia.
Passo 2
Primeiro a gente pega, na tabela de saturação da água, a temperatura de saturação em P = 500 kPa.
T_sat(500 kPa) ≃ 151,8 °C
T_sat(500 kPa) ≃ 151,8 °C
Passo 3
Como a T real (1000 °C) é muito maior que T_sat (151,8 °C), a água está em regime de vapor superaquecido.
Passo 4
Para um vapor bem superaquecido dá pra usar a lei dos gases ideais:
onde
• R = 0,4615 kJ/(kg·K) (constante do vapor d’água)
• T = 1000 °C = 1273 K
• P = 500 kPa
• R = 0,4615 kJ/(kg·K) (constante do vapor d’água)
• T = 1000 °C = 1273 K
• P = 500 kPa
Logo
Passo 5
Para a entalpia do vapor superaquecido a gente começa da entalpia do vapor saturado em 500 kPa e soma o calor necessário pra subir de 151,8 °C até 1000 °C:
- Da tabela:
• - Aproximamos um
médio do vapor superaquecido em torno de 2,1 kJ/(kg·K). - A variação de T é
K. - Então
- Entalpia final:
Resposta
Estado: vapor superaquecido
Volume específico:
Entalpia:
Volume específico:
Entalpia: