Enunciado

38 Um tanque rígido com capacidade de 200 litros contém amônia a 0°C e com título igual a 60%. O tanque e a amônia são aquecidos até que a pressão se torne igual a 1 MPa. Determine o calor transferido nesse processo.

Passo 1

Bem... vamos lá.... pra essa questão nós vamos precisar de um monte de coisa, maaas.. vamos aos poucos que sai tudo certinho. ;)

Vamos usar a primeira lei da termodinâmica, né:

E 2 - E 1 = Q - W

E também da equação de variação de energia total:

E 2 - E 1 = U 2 - U 1 + m V 2 2 2 - m V 1 2 2 + m g Z 1 - m g Z 2

Ahhh... e alguns dados na tabela lá do final do livro.

Passo 2

Então... Vamos pegar as duas equações aí de cima e juntar...

Maaaas antes vamos fazer algumas considerações.

Como é um gás e tals, vamos ter só a variação da energia interna, então:

E 2 - E 1 = U 2 - U 1

E como o tanque é rigido, então temos volume constante e também o trabalho é zero:

v 2 = v 1

W = 0

Agora sim, juntando ficamos com:

U 2 - U 1 = Q

Passo 3

Como tem duas fases (ele fala até o título), então podemos achar o volume específico do estado um. Vamos olhar na tabela B.2.1 alguns dados para 0°C:

v 1 = v l + x 1 v l v

v 1 = 0,001566 + 0,6 × 0,28783

v 1 = 0,17426   m 3 / k g

E já vamos calcular a massa, então, porque bamos precisar:

m = V / v 1

m = 0,2 / 0,17426

m = 1,148   k g

Também vamos pegar na mesma tabela a energia interna:

u 1 = u l + x 1 u l v

u 1 = 179,69 + 0,6 × 1138,3 = 862,67   k J / k g

Passo 4

Agora vamos lá na tabela B.2.2 e vamos procurar, nos dados de 1 MPa aonde está v 2 = 0,17426 .

Bom... não tem exatamente esse valor, mas tem um muito muito próximo que é:

T ≅ 100   ° C

E daí também tiramos a energia interna:

u 2 = 1490,5   k J / k g

Passo 5

Lembrando que:

U = m u

Então:

Q = m u 2 - m u 1

Q = m u 2 - u 1 = 1,148 × 1490,5 - 862,67

Q = 720,75   k J

Resposta

Q = 720,75   k J

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