Vapor saturado (X=1) de CO2 a 2 MPa em um conjunto pistão/cilindro é aquecido a pressão constante até 20^circ C. Calcule o calor transferido por unidade de massa. (R: 44,47 kJ / kg )

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que a gente tem CO₂ como vapor saturado (X=1) a 2 MPa dentro de um pistão/cilindro e aquece isso à pressão constante até a temperatura de 20 °C. O que cai aqui é termodinâmica de substância pura: a gente vai usar tabelas de propriedades (saturação e vapor superaquecido) e a Primeira Lei pro sistema fechado com fronteira móvel. No fim, veremos que o calor por unidade de massa é a variação de entalpia:
Q = De

Passo 2

Primeiro achamos a entalpia inicial h1 = hgl(P=2 MPar) = 297,49 kJ/kg . Como o CO₂ está em vapor saturado a 2 MPa, vamos na tabela de saturação de CO₂ e lemos o valor de (entalpia do vapor) nessa pressão. Supondo a tabela padrão, dá:
Aqui a teoria é simples: vapor saturado tem fração de qualidade X=1, então usamos direto .

Passo 3

Agora achamos a entalpia final h2 = 341,96 kJ/kg . A pressão segue em 2 MPa, mas a temperatura subiu pra 20 °C, ficando o vapor superaquecer. Aí usamos a tabela de vapor superaquecido de CO₂ em P=2 MPa e T=20 °C, e lemos:

Passo 4

Com os dois valores de entalpia na mão, aplicamos o lance de calor a pressão constante num pistão/cilindro:
Q = h2 - h1
Substituindo:
Q = 341,96 - 297,49 = 44,47 kJ/kg

Resposta

O calor transferido por unidade de massa é
boxed44,47 kJ/kg

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