Um tanque rígido com volume interno de
é preenchido com água líquida saturada a
. Uma válvula no fundo do tanque é aberta e apenas o líquido saturado é retirado do tanque. Calor é transferido para a água do tanque para que a temperatura da água permaneça constante durante este processo. O processo está completo quando metade da massa total de água no tanque é retirada.
Determine o título de vapor no estado final. (2,0 pontos)
Determine o título de vapor no estado final. (2,0 pontos)
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz o seguinte: a gente tem um tanque rígido de volume fixo V=0,3 m³, cheio de água líquida saturada a 200 °C. Aí abre-se uma válvula na base e vai saindo só o líquido saturado, enquanto a gente manda calor pra dentro pra manter T=200 °C. Quando sai metade da massa inicial, paramos. A pergunta é: qual o título de vapor (x) no estado final?
Conteúdo: propriedades de mistura líquido-vapor, volume específico saturado e balanço de massa e volume em tanque rígido. Vamos precisar das propriedades saturadas a 200 °C (vf e vg) e usar a definição de qualidade.
Conteúdo: propriedades de mistura líquido-vapor, volume específico saturado e balanço de massa e volume em tanque rígido. Vamos precisar das propriedades saturadas a 200 °C (vf e vg) e usar a definição de qualidade.
Passo 2
Primeiro, calcula a massa inicial
. Como o tanque só tinha líquido saturado, o volume específico inicial é
.
Pela tabela a 200 °C:
Pela tabela a 200 °C:
Então
Passo 3
Quando metade da massa sai, a massa final é
No final a água no tanque é mistura líquido + vapor a 200 °C, então vale
onde
é o título (fração de massa em vapor). Da tabela a 200 °C,
Passo 4
Agora substitui tudo na equação de volume:
Divide ambos lados por 129,7:
Isolando
:
Resposta
O título de vapor no estado final é