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
Passo 1
O enunciado pede para determinar a entalpia específica da água em kJ/kg para as condições dadas. Informações fornecidas:
(temperatura)
(volume específico)
O que se quer: a entalpia específica
em
nas condições acima.
Passo 2
Estratégia (explicação didática do que vamos fazer, sem ainda calcular): primeiro devemos identificar a fase da água (líquido comprimido, vapor saturado, mistura líquido+vapor ou vapor sobreaquecido). Para isso comparamos o volume específico dado
com os valores do volume específico na saturação à mesma temperatura: o volume específico do líquido saturado
e do vapor saturado
. Esses valores são lidos na tabela de propriedades saturadas da água para
.
- Se
→ líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Se
→ líquido saturado. - Se
→ mistura saturada (liquido+vapor) e usamos a qualidade para achar . - Se
→ vapor saturado. - Se
→ vapor sobreaquecido.
Na mistura saturada usamos a relação linear (regra de mistura) para entalpia:
onde
(qualidade) é dada por
Aqui
é a entalpia do líquido saturado e
é o calor latente (entalpia de vaporização).
Vou usar valores retirados da tabela de vapor saturado da água (tabela de propriedades saturadas à temperatura) — fonte: tabela de vapor saturado (ex.: apêndice de tabelas de um livro padrão de termodinâmica/Steam Tables). Abaixo eu coloco explicitamente os números que peguei na tabela para
.
Passo 3
Valores lidos na tabela de vapor saturado (valores retirados da Tabela de propriedades saturadas da água para
):
Observação: disse explicitamente que peguei estes números da tabela de vapor saturado (tabela de propriedades saturadas da água) para
.
Passo 4
Comparação do volume específico dado com os valores da tabela:
Conclusão: a água está em mistura saturada (parte líquida + parte vapor). Portanto devemos calcular a qualidade
usando
Agora substituímos os valores (faça sempre a conta com cuidado na prova, mostrando subtrações e divisão):
Primeiro a diferença no numerador:
Diferença no denominador:
Agora a razão:
(ou seja, a qualidade é aproximadamente
; isso significa que cerca de
da massa está em fase vapor).
Passo 5
Agora usamos a equação da entalpia da mistura:
Substituindo os números:
Calcule o produto:
Some com
:
Arredondando para uma precisão prática (duas casas decimais) obtemos