Uma massa de 300 kg de líquido saturado de água é completamente vaporizada à pressão constante de 100 kPa . Determine: a) a variação de volume, b) a quantidade de energia adicionada à água.
Passo 1
O enunciado diz que temos 300 kg de água saturada líquida a 100 kPa, e ela é vaporizada completamente à pressão constante de 100 kPa. O conteúdo envolve vaporizações e uso de propriedades de água saturada (tabelas de vf, vg e hfg) para calcular variação de volume e calor necessário.
Passo 2
Definimos Estado 1 como água saturada líquida a 100 kPa com v₁=v_f e h₁=h_f; e Estado 2 como vapor saturado a 100 kPa com v₂=v_g e h₂=h_g. Das tabelas de água saturada a 100 kPa: v_f=0,001043 m³/kg, v_g=1,694 m³/kg, h_f=417,46 kJ/kg e h_g=2674,60 kJ/kg, logo h_fg=h_g−h_f=2257,14 kJ/kg.
Passo 3
Para a variação de volume usamos
Substituindo:
Passo 4
O calor adicionado em pressão constante é o incremento de entalpia:
Então:
Resposta
a) ΔV = 507,9 m³ b) Q ≈ 677,1 MJ