Um tanque rígido contém 2 kg de água a 150°C e 3000 kPa. Determine a energia interna total da água neste estado.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um tanque rígido que contém 2 kg de água a 150°C e 3000 kPa. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a energia interna total dessa água nesse estado específico. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, como energia interna, além de usar tabelas de propriedades da água para encontrar os valores que precisamos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é energia interna. A energia interna é a energia total das moléculas dentro de uma substância, incluindo a energia cinética e potencial delas. No caso da água, a energia interna depende da temperatura e da pressão da água.

Passo 3

Como o tanque é rígido, o volume da água não muda. Isso significa que estamos tratando de um processo de volume constante. Para encontrar a energia interna, precisamos saber o valor da energia interna específica da água nas condições dadas (150°C e 3000 kPa).

Passo 4

Para achar a energia interna específica, vamos consultar as tabelas de propriedades da água. Essas tabelas nos dão valores como energia interna, entalpia, entropia, etc., para diferentes temperaturas e pressões.

Passo 5

Consultando a tabela de vapor d’água, encontramos que, para 150°C e 3000 kPa, a energia interna específica da água (u) é aproximadamente 631,9 kJ/kg.

Passo 6

Agora que temos a energia interna específica, basta multiplicar esse valor pela massa da água para encontrar a energia interna total.

Passo 7

Fazendo a conta:
Utotal = u times m = 631,9 , kJ/kg times 2 , kg = 1263,8 , kJ

Resposta

A energia interna total da água no tanque é de aproximadamente 1263,8 kJ.

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