(Valor: 1,5) - Um recipiente rígido e inicialmente evacuado é carregado com água proveniente de uma tubulação a 0,8 MPa e 300^circ C. Admita que o processo é adiabático e que o recipiente é selado quando a pressão interna atinge a da linha. Sabendo que a massa contida no recipiente após o término da operação de enchimento é igual a 0,5 kg , determine a temperatura final do processo de enchimento e o volume do recipiente.

Passo 1

O enunciado descreve um recipiente rígido, inicialmente evacuado, que é preenchido com vapor/água oriundo de uma tubulação a (P1=0,8 MPa, T1=300,^circC). O processo de enchimento é adiabático e o recipiente é selado quando sua pressão interna iguala (P2=P1). Após o enchimento, a massa dentro do vaso é m=0,5 kg.
Conteúdo: balanço de energia em sistema aberto (fluxo de massa) e propriedades termodinâmicas da água (tabelas de vapor).

Passo 2

Fazendo balanço de energia para o processo de enchimento (considerando energia cinética e potencial desprezíveis e adiabático):
m2,u2 ;=; mrm in,h1
Como mrm in=m2=m, temos
u2 = h1
Ou seja, a energia interna específica final u2 (no estado final P2,T2) é igual à entalpia específica do fluido que entrou ( h1 em P1,T1).

Passo 3

Consultando a tabela de vapor superaquecido em (P1=0,8 MPa, T1=300,^circC) obtemos aproximadamente
h1 approx 3,035 kJ/kg
Logo
u2 = 3,035 kJ/kg

Passo 4

No estado final temos P2=0,8 MPa e u2=3,035 kJ/kg. Voltamos à tabela de vapor superaquecido a 0,8 MPa e encontramos, por interpolação, a temperatura T2 tal que
u(P2=0,8,MPa,,T2)=3,035 kJ/kg
Por interpolação típica entre as linhas de T=440,^circC e T=450,^circC chega-se a
T2 approx 445,^circC

Passo 5

Ainda nas mesmas tabelas, em (P2=0,8 MPa,,T2approx445,^circC) determina-se o volume específico v2. Por interpolação obtemos aproximadamente
v2 approx 0,31 m^3/kg
Como o recipiente contém m=0,5 kg, seu volume interno é
V = m,v2 approx 0,5times0,31 = 0,155 m^3

Resposta

Temperatura final: T2approx445,^circC
Volume do recipiente: Vapprox0,155 m^3

Exercícios relacionados