Questão 2 (4,0 pontos):
Um recipiente selado contém vapor de água a 49 kPa . O volume do recipiente é de
, dos quais 2 % são ocupados por água líquida. Primeiramente, o recipiente é aquecido até atingir vapor saturado, depois de determinado tempo o recipiente é novamente aquecido até atingir temperatura de
.
Determine:
a) massa total de água no cilindro em kg,
b) pressão no estado 2 em kPa ,
c) pressão no estado 3 em kPa ,
d) título no estado
,
e) o calor transferido nesse processo em MJ.
Determine:
a) massa total de água no cilindro em kg,
b) pressão no estado 2 em kPa ,
c) pressão no estado 3 em kPa ,
d) título no estado
e) o calor transferido nesse processo em MJ.
Passo 1
O enunciado descreve um cilindro fechado de volume total
contendo vapor e líquido de água a
. Inicialmente
% do volume está em fase líquida e
% em fase vapor. O processo é aquecer a volume constante até evaporar todo o líquido (atingir vapor saturado, estado
) e depois aquecer mais, ainda a volume constante, até
(estado
). Como não há variação de volume, o trabalho de borda é zero e o calor transferido é
Precisaremos de tabelas de vapor saturado para
e interpolar para achar
, e de tabelas de vapor superaquecido para achar
a
, bem como as energias internas
.
Passo 2
Calculamos as massas líquida e vapor no estado
. O volume do líquido é
e do vapor
Das tabelas de vapor saturado a
(aprox.\
MPa) temos
Logo
e a massa total
Passo 3
O título (qualidade) inicial é
Passo 4
No estado
todo o fluido é vapor saturado a volume constante. O volume específico é
Nas tabelas de vapor saturado buscamos
tal que
. Entre
fazemos interpolação linear em
:
Passo 5
No estado
temos superaquecimento a
e volume específico igual ao de
, ou seja
. Nas tabelas de vapor superaquecido a
verificamos a pressão que dá este
. Entre
interpolamos:
Passo 6
Precisamos agora das energias internas:
– Estado (mistura a
kPa):
– Estado
com
e
dá
– Estado
(vapor saturado a
):
– Estado
(superaquecido a
C e
): a partir de tabelas ou aproximando
com
e
, obtemos
Como o trabalho é nulo, o calor transferido do estado
ao
é
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)
b)
c)
d)
e)