Estime a variação da entalpia específica do vapor de água (kJ / kg) a 350^circ C e 100 bar em relação ao vapor de água a 100^circ C e 1 atm , usando:
A tabela A. 2 (Capacidades caloríficas) e a suposição de gás ideal. (R. 491,4 kJ / kg )
Qual é o significado físico da diferença entre os valores de De calculados pelos dois métodos?

Passo 1

Beleza, a questão quer que a gente estime a variação de entalpia específica do vapor de água entre duas situações:
  • Estado 1: vapor a 100 °C (1 atm)
  • Estado 2: vapor a 350 °C (100 bar)
    Conteúdo: termodinâmica de gás ideal (entalpia depende só de T) e leitura de tabela de calor específico (Tabela A.2).
    O que precisamos:
  1. Expressão (ou valores) de para vapor de água em gás ideal.
  2. Integrar .
  3. Extrair entalpias “reais” dos steam-tables (para comparar).

Passo 2

Teoria do gás ideal:
Para um gás ideal, a entalpia depende só da temperatura, logo
De
Não há dependência de pressão. O a gente pega na Tabela A.2 (kJ/kg·K vs. T).

Passo 3

Da Tabela A.2 temos, por exemplo:
  • Em cp(373)approx 1,81;kJ/kgcdot K ( cp(623)approx 2,10;kJ/kgcdot K ):
  • Em ( ):
Como não vamos integrar um polinômio complexo na mão, é comum usar é.

Passo 4

Calculo aproximado da integração:
cp,rm méd = 1,81 + 2,102 = 1,955;kJ/kgcdot K é
De
Deé

Passo 5

Agora o método “real” (steam-tables):
  • Em 100 °C (1 atm), vapor saturado:
h1 = hrm g(100,0,°C) approx 2675,5;kJ/kg
  • Em 350 °C e 100 bar (superaquecido):
h2 = h(350,°C,;100,bar) approx 3040,0;kJ/kg
Então
De

Passo 6

Comparando os dois resultados:
De
A diferença (~124 kJ/kg) é justamente o efeito de não-idealidade do vapor (interações moleculares e dependência de com a pressão). Em termos de termodinâmica, isso é chamado de “entalpia de desvio” ou “função de desvio de entalpia”: para o gás real, o calor absorvido a alta pressão é menor que o previsto pelo modelo de gás ideal.

Resposta

Δh₍ideal₎ ≈ 489 kJ/kg
Δh₍real₎ ≈ 365 kJ/kg
Diferença ≈ 124 kJ/kg (entalpia de desvio = efeito de pressão e interações reais)

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