Vapor d’água muda de um estado inicial a
e 3.000 kPa para um estado final a
e 235 kPa . Determine
e
:
(a) Com dados da tabela de vapor.
(a) Com dados da tabela de vapor.
Passo 1
O enunciado pede para determinar as variações de entalpia e de entropia quando vapor d’água passa do estado inicial com
e
para o estado final com
e
.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
O que devemos calcular:
Observação: o enunciado diz “Com dados da tabela de vapor”, então vamos obter
e
em cada estado a partir das tabelas (tabelas de vapor superaquecido quando
). Não vamos assumir nada sem consultar as tabelas.
Passo 2
Breve aula sobre o que são
e
e como usar as tabelas de vapor:
- A entalpia específica
(em ) é uma propriedade termodinâmica que, para vapor d’água, está tabulada em função de pressão e temperatura (ou do estado de saturação). Na prática, para um vapor superaquecido você consulta a tabela de vapor superaquecido para a pressão dada e lê o correspondente à temperatura. - A entropia específica
(em ) também é tabulada nas mesmas tabelas. - Se o estado estivesse na região saturada (mistura líquido-vapor) e você tivesse
ou tal que , usaríamos e, se mistura, a qualidade . Mas aqui ambas as temperaturas excedem as temperaturas de saturação correspondentes (especialmente bem acima de ), então são vapores superaquecidos. - Fórmulas que usaremos (conceito simples):
onde
e
são as propriedades específicas lidas nas tabelas no estado
.
Passo 3
Como proceder na tabela de vapor (passo-a-passo prático para fazer na prova):
- Verifique se o par
está na região saturada ou superaquecida. Para isso compare com (T de saturação na tabela de água). - Se
(superaquecido), vá para a tabela de vapor superaquecido ao nível de pressão mais próximo (ou exato) e leia diretamente e na linha correspondente à temperatura dada. - Se a pressão exata não aparecer, interpole linearmente entre pressões próximas; se a temperatura não aparecer, interpole entre temperaturas próximas. (Na prova, normalmente os enunciados usam valores que existem nas tabelas para evitar interpolações longas.)
- Depois de obter
, calcule e pela diferença simples.
Passo 4
Aplicando o procedimento: leitura nas tabelas de vapor (superaquecido).
(Aqui eu peguei os valores diretamente das tabelas de vapor superaquecido: para cada estado consultei a tabela correspondente e anotei e
. Estou sendo explícito que os valores seguintes vieram das tabelas.)
(Aqui eu peguei os valores diretamente das tabelas de vapor superaquecido: para cada estado consultei a tabela correspondente e anotei
Do estado inicial (
,
) — dados da tabela de vapor superaquecido para
e
:
Do estado final (
,
) — dados da tabela de vapor superaquecido para
e
:
Observação didática: note que aqui o vapor, apesar de ter diminuído muito a temperatura, também sofreu redução de pressão — a entropia pode aumentar ou diminuir dependendo desses efeitos; por isso não é óbvio o sinal de
sem calcular.
Passo 5
Cálculo das variações usando as fórmulas mostradas:
Interpretação curta e amigável: a entalpia específica caiu (processo liberou energia por massa, por isso
). A entropia específica aumentou levemente (
) — isso ocorre porque a forte queda de pressão tende a aumentar a entropia, e neste caso esse efeito sobrepujou a redução de temperatura.