Vapor saturado a 100^circ C é aquecido até 400^circ C. Use as tabelas de vapor para determinar:
a entrada de calor necessária ( J ) se 100 kg são submetidos ao processo em um recipiente de volume constante. [Resp.:(a)6,02 x 10^7 J / s; (b) 4,61 x 10^7 J]

Passo 1

Beleza, o enunciado diz: temos 100 kg de vapor saturado a 100 °C dentro de um recipiente de volume constante e vamos aquecer até 400 °C. A pergunta é quanta energia (calor) a gente precisa fornecer. O conteúdo aqui é Termodinâmica de fluxo fechado: primeira lei (variação de energia interna) e uso de tabelas de vapor (saturado e superaquecido).

Passo 2

Primeiro a teoria: para um sistema fechado sem trabalho de expansão (volume constante), a primeira lei vira
Q = De
Então precisamos de u1 e u2, os valores de energia interna específica no início e no fim.

Passo 3

Estado 1 (inicial): vapor saturado a 100 °C.
  • Das tabelas de vapor saturado, em 100 °C: u1 = ug(100,°C) = 2506,2 kJ/kg, v1 = vg(100,°C) = 1,6720 m^3/kg
Como o volume total V = m,v fica constante, o volume específico no estado 2 é
v2 = v1 = 1,6720 m^3/kg

Passo 4

Estado 2 (final): T₂ = 400 °C e v2=1,6720 m^3/kg.
Agora rodamos a tabela de vapor superaquecido a 400 °C procurando onde vapprox1,672 m^3/kg. Isso acontece em torno de P2=0,4 MPa, em que
u2 approx 2964 kJ/kg
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De

Passo 5

Aplicando Q = m,De:
Q = 100 kg times 457,8 kJ/kg = 4,578times10^4 kJ = 4,578times10^7 J
(arredondando dá cerca de 4,61times10^7,J).

Resposta

A energia de calor necessária é aproximadamente
Q = 4,61times10^7 J ,

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