Enunciado

123- Considere o problema anterior, mas faça com que a linha e a válvula estejam localizadas no topo do tanque. Agora vapor saturado é lentamente retirado enquanto a transferência de calor mantenha a temperatura interna constante. Encontre a transferência de calor requerida para que se chegue a um estado onde metade da massa é retirada.

Passo 1

Para fazer essa questão vamos nos basear muito no que foi feito na questão anterior, onde temos:

m l í q u i d o = 0.75 / 2 0.001251 = 299.76   k g

m v a p o r = 0.75 / 2 0.05013 = 7.48   k g

O que nos dá uma massa total de 307.24   k g

E as propriedades da água na temperatura de 250   ° C são

u l = 1080.37   k J / k g

u v = 2602.4   k J / k g

h l = 1085.34   k J / k g

h v = 2801.5   k J / k g

A diferença dessa questão é que agora a válvula sai por cima então além de sair vapor por ela sai uma parcela de água líquida que vira vapor até sair por ela (fazendo com que a temperatura seja constante)

Capisce?

Passo 2

Então a fórmula para calcular o calor fornecido continua sendo:

Q = m 2 u 2 - m 1 u 1 + m e s c a p a d a h e s c a p a d a

Onde a entalpia da massa escapada é a entalpia do vapor a 250   ° C

E:

m 1 = 307.24   k g

m 2 = m e s c a p a d a = 153.62   k g

u 2 = 1193.34   k J / k g

m 1 u 1 = 299.76 × 1080.37 + 2602.4 × 7.48

Já que as titulações no começo e no final não mudam no estado final e inicial do tanque (o gás que sai no começo acaba ficando no momento que a tampa é fechada então é razoável pensar que o estado permaneça o mesmo)

E sabendo que h e s c a p a d a = 2801.5  

Então:

Q = 153.62 × 1193.34 - 299.76 × 1080.37 + 2602.4 × 7.48 + 153.62 × 2801.5

Q = 270369   k J

Um aumento bem considerado no calor em relação a questão anterior

Muito bem, feito a letra b da questão 122 hahaha

Resposta

Q = 270369   k J

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