Sobre o processamento de água responda as seguintes questões:
Qual a variação na entalpia necessária para que 2 kgs de água à 0,3 \mathrm{MPa} \mathrm{e} 0^{\circ} \mathrm{C} sejam aquecidos até 0,2 \mathrm{MPa} e 150^{\circ} \mathrm{C} ?

Passo 1

O enunciado pede a variação de entalpia necessária para aquecer m=2\;\mathrm{kg} de água do estado inicial (P_{1}=0{,}3\;\mathrm{MPa},\;T_{1}=0^{\circ}\mathrm{C}) ao estado final (P_{2}=0{,}2\;\mathrm{MPa},\;T_{2}=150^{\circ}\mathrm{C}). O conteúdo envolvido é termodinâmica de água: entalpia de líquido comprimido (estado inicial) e de vapor superaquecido (estado final). Vamos usar tabelas de água/vapor para obter as entalpias específicas.

Passo 2

Estado inicial: P_{1}=0{,}3\;\mathrm{MPa} e T_{1}=0^{\circ}\mathrm{C}. A pressão de saturação a 0^{\circ}\mathrm{C} é P_\mathrm{sat}\approx0{,}006\;\mathrm{MPa}, logo a água a 0{,}3\;\mathrm{MPa} e 0^{\circ}\mathrm{C} está como líquido comprimido. Para líquidos comprimidos longe da região crítica, costuma‐se aproximar
h_{1}\approx h_{f}\bigl(T_{1}\bigr).
Da tabela de líquido saturado, h_{f}(0^{\circ}\mathrm{C})\approx0\;\mathrm{kJ/kg}. Portanto
h_{1}\approx0\;\mathrm{kJ/kg}.

Passo 3

Estado final: P_{2}=0{,}2\;\mathrm{MPa} e T_{2}=150^{\circ}\mathrm{C}. A temperatura de saturação a 0{,}2\;\mathrm{MPa} é T_\mathrm{sat}\approx120{,}2^{\circ}\mathrm{C}, e 150^{\circ}\mathrm{C}>T_\mathrm{sat}, logo água no estado de vapor superaquecido. Da tabela de vapor superaquecido para P=0{,}2\;\mathrm{MPa} e T=150^{\circ}\mathrm{C} obtém‐se
h_{2}\approx2776{,}5\;\mathrm{kJ/kg}.

Passo 4

A variação de entalpia específica é
\Delta h \;=\; h_{2}-h_{1}\;\approx\;2776{,}5-0\;=\;2776{,}5\;\mathrm{kJ/kg}.
Multiplicando pela massa de 2\;\mathrm{kg}, a variação total de entalpia é
\Delta H \;=\; m\,\Delta h \;=\;2\;\mathrm{kg}\times2776{,}5\;\mathrm{kJ/kg}\;\approx\;5553\;\mathrm{kJ}.

Resposta

A variação de entalpia necessária é aproximadamente 5{,}55\;\mathrm{MJ}.

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