QUESTÃO 1 ( 3,0 pontos) - Determinar a entalpia específica [kJ/kg] da água para as seguintes condições (na resolução referenciar de qual tabela foi retirado o valor)
e
bar
Passo 1
O enunciado pede: determinar a entalpia específica da água em kJ/kg nas condições
e
.\n
Informações dadas:
Informações dadas:
Nada mais foi fornecido pelo enunciado; a tarefa é consultar as tabelas apropriadas e obter o valor de
(entalpia específica) referenciando de qual tabela o valor foi retirado.
Passo 2
Decidir em que fase a água se encontra (líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido) — ponto crucial antes de consultar a tabela.\n
Para isso precisamos do ponto de saturação à pressão dada. A temperatura de saturação (ponto de ebulição) da água à pressão é (valor retirado da Tabela de água saturada à pressão constante):
Para isso precisamos do ponto de saturação à pressão dada. A temperatura de saturação (ponto de ebulição) da água à pressão
Comparando:
Portanto a água, nas condições dadas, está em fase de vapor superaquecido (ou seja, vapor a uma temperatura maior que a de saturação à mesma pressão). Logo devemos usar a Tabela de vapor superaquecido para
.
Passo 3
Explicar qual tabela usar e como ela está organizada (aula rápida sobre tabelas de vapor superaquecido).\n
Tabelas de vapor superaquecido normalmente apresentam, para uma pressão fixa (aqui ), valores da entalpia específica
em função da temperatura
. Assim, para obter
em
e
podemos:
Tabelas de vapor superaquecido normalmente apresentam, para uma pressão fixa (aqui
- Ler diretamente o valor em
na tabela se ela contiver essa temperatura; ou - Fazer interpolaçăo linear entre as duas temperaturas mais próximas que aparecem na tabela (ex.:
e ) se a tabela não tiver exatamente .\n
Aqui vamos usar a Tabela de vapor superaquecido para(Fonte: Tabelas de Propriedades da Água e do Vapor — tabela de vapor superaquecido, baseada no IF97 / tabelas usuais de engenharia). Dos valores da tabela (valores retirados explicitamente da Tabela de vapor superaquecido para ):
(estes dois números foram lidos diretamente da Tabela de vapor superaquecido à
— estou indicando a fonte: Tabela de vapor superaquecido, Tabelas IF97 / tabelas padrão de propriedades da água).]
Passo 4
Ensinar a interpolação linear (método que vamos usar) — por que e como funciona.\n
Se só temos em
e
e queremos
em uma temperatura intermediária
, a interpolação linear assume que
varia aproximadamente de forma linear entre
e
. A fórmula da interpolação linear é:
Se só temos
onde:
-
e são as temperaturas conhecidas (aqui e ), -
e são as entalpias lidas na tabela, -
é a temperatura em que queremos (aqui ).\n
A interpolação linear é segura aqui porque, para vapor superaquecido em intervalos de temperatura pequenos (20 K no máximo entre os pontos usados), a variação decom é muito bem aproximada por uma reta (a entalpia aumenta quase linearmente com para vapor seco e superaquecido em intervalos pequenos).
Passo 5
Aplicar a interpolação com os números lidos na tabela, passo a passo (mostrando as contas bem mastigadas).\n
Identificamos:
Identificamos:
queremos
em
.\n
Usando a fórmula de interpolação:
Usando a fórmula de interpolação:
Agora calcule o incremento interno:
Multiplicando pela fração:
Somando:
Passo 6
Arredondamento e apresentação final do resultado com referência explícita da fonte.\n
Arredondando de forma prática para a precisão usual em tabelas termodinâmicas, podemos apresentar:
Arredondando de forma prática para a precisão usual em tabelas termodinâmicas, podemos apresentar:
Fonte dos números usados para a interpolação:
- Temperatura de saturação
— retirado da Tabela de vapor saturado (água saturada) à .\n - Valores
e — retirados da Tabela de vapor superaquecido para (Tabelas de Propriedades da Água e do Vapor, IF97 / tabelas padrão de engenharia). Esses dois pontos foram usados para interpolar linearmente até .