Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 68
68 Um tanque rígido está dividido em duas regiões por meio de uma membrana (veja o esboço da Fig. P5.58). A região A apresenta e contém água a 200 kPa e com título igual a 0,8. A região B apresenta e contém água a 2 MPa e 400 °C. A membrana é, então, rompida e espera-se que seja estabelecido o equilíbrio. Sabendo que a temperatura final do processo é 200 °C, determine a pressão da água no estado final e a transferência de calor que ocorre no processo.
Passo 1
Nessa questão vamos usar a equação da energia:
E também as tabelas lá do final do livro.
Passo 2
No estado A1 temos a pressão e o título, então temos duas fases (por causa do título). Vamos usar a tabela B.1.2, já que temos a pressão e não a temperatura.
- calculando o volume específico:
- calculando a energia interna específica:
E dá pra calcular a massa:
Passo 3
No estado B1, se a gente olhar na tabela B.1.2 a gente vê que a temperatura de saturação para 2 MPa é mais baixa que 400 °C, então temos vapor superaquecido.
Olhando, então, na tabela B.1.3:
- volume específico:
- energia interna específica:
Calculando a massa:
Passo 4
No estado 2, já temos o volume:
E também temos a massa:
Com isso a gente consegue calcular o volume específico:
Agora, olhando na tabela B.1.1, na linha de 200 °C, a gente vê que , então temos vapor superaquecido. Então vamos pra tabela B.1.3 ver pra qual pressão, em 200 °C temos esse volume específico.
Vamos ter que interpolar pra achar a pressão:
Interpolando também pra achar a energia interna específica:
Passo 5
Agora só falta calcular a transferência de calor: