P-2: Uma massa de 15 kg de vapor saturado de Amônia a 200 kPa é aquecida a uma pressão constante até que a temperatura atinja 10^{\circ} \mathrm{C}. Calcule o trabalho realizado pelo vapor e o calor fornecido ao vapor durante esse processo.
Passo 1
O enunciado dá uma massa
de amônia inicialmente em vapor saturado a
. Esse vapor é aquecido a pressão constante até
. Queremos o trabalho
de fronteira e o calor
trocado. O conteúdo necessário é termodinâmica de substância pura (amônia), usando propriedades na região saturada (estado 1) e superaquecida (estado 2). Para prosseguir, precisamos de:
– Entalpia e volume específico na saturação a .
– Entalpia e volume específico na condição superaquecida .
Sem tabelas de amônia disponíveis aqui, vamos aproximar o vapor superaquecido por gás ideal com calor específico constante e usar o resultado inicial da saturação obtido de tabela.
– Entalpia e volume específico na saturação a
– Entalpia e volume específico na condição superaquecida
Sem tabelas de amônia disponíveis aqui, vamos aproximar o vapor superaquecido por gás ideal com calor específico constante
Passo 2
Estado 1: vapor saturado a
. Da tabela de amônia tomamos aproximadamente:
Passo 3
Estado 2: vapor superaquecido a
e
(283,15 K).
Pela aproximação de gás ideal:
Pela aproximação de gás ideal:
A entalpia muda segundo
, logo
Passo 4
Trabalho de fronteira a pressão constante:
Convertendo
:
Passo 5
Calor trocado para processo a pressão constante num sistema fechado satisfaz
. Assim,
Resposta
Trabalho realizado:
Calor fornecido:
Calor fornecido: