Usando as tabelas de vapor, calcule a variação da entalpia de 1 kg de água em cada uma das seguintes situações:
Aquecer água líquida de
a
e vaporizá-la a (198,53 \mathrm{kPa}.
Aquecer água líquida de
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para calcular a variação de entalpia (Δh) de 1 kg de água que primeiro é aquecida de 40 °C até 120 °C e depois é totalmente vaporizada à pressão de 198,53 kPa.
Conteúdo: termodinâmica – tabelas de vapor saturado.
O que vamos precisar:
Conteúdo: termodinâmica – tabelas de vapor saturado.
O que vamos precisar:
- Entalpia do líquido saturado
à 40 °C e 120 °C (tabela de água líquida saturada). - Entalpia de vaporização
à pressão de 198,53 kPa (que corresponde a ). - Entender que Δh total = aquecimento (liquido) + vaporização.
Passo 2
Primeiro, identificamos dois processos:
- Aquecimento de água líquida de 40 °C para 120 °C (ambos abaixo da pressão de saturação correspondente ou muito próximos dela).
- Vaporização completa a
kPa (o que nos diz que ).
Teoria rápida: a entalpia específica
de uma substância é uma medida da energia interna mais
. Nas tabelas de vapor saturado, temos:
-
: entalpia do líquido saturado à temperatura . -
: entalpia do vapor saturado à temperatura . -
: calor latente de vaporização.
Passo 3
Aquecer de 40 °C para 120 °C (fase líquida).
Da tabela de saturado:
Da tabela de saturado:
Cálculo da variação nesse trecho:
Passo 4
Vaporização a 198,53 kPa (que corresponde a
).
Da tabela de saturado a 120 °C:
Da tabela de saturado a 120 °C:
Aqui a entalpia passa de líquido saturado para vapor saturado, então:
Passo 5
Agora somamos as duas partes, porque a entalpia é uma função de estado e podemos adicionar as variações:
Resposta
A variação total de entalpia para 1 kg de água é aproximadamente