Enunciado

Um arranjo cilindro pistão contém inicialmente vapor d’água a 3,5   M P a com um superaquecimento de 5   ° C . Em seguida, o vapor d’água perde calor para a vizinhança e o pistão desce, atingindo o conjunto de batentes. Nesse ponto o cilindro contém água líquida saturada. O resfriamento continua até que o cilindro contenha água a 200   ° C . Determine (a) a temperatura inicial, (b) a variação de entalpia do vapor d’água por unidade de massa até o momento em que o pistão atinge os batentes e (c) a pressão final e o título (no caso de mistura).

Passo 1

Falaaaaa, galera! Bora pra mais uma questão?

Primeiramente vamos consultar a Tabela A-5, para encontrar a temperatura de saturação a 3,5   M P a . Temos então:

T s a t = 242,56   ° C

A temperatura de saturação será então acrescida de 5   ° C para obtermos a temperatura inicial.

T 1 = 242,56   ° C + 5   ° C = 247,56   ° C

T 1 = 247,56   ° C

Passo 2

Temos agora o valor da temperatura inicial. Podemos agora pela Tabela A-6, obter a entapia.

Pela Tab. A-6:

P 1 = 3,5   k P a

T 1 = 247,6   ° C

Pela tabela do livro, podemos observar que não existem valores disponíveis para a temperatura de 225   ° C na pressão de 3,5   k P a . Porém, isso não interfere, já que devemos obter a entalpia para 247,6   ° C , que fica entre a temperatura de saturação que é 242,56   ° C e 250   ° C .

Vamos lá, passo a passo, pra gente matar essa questão!

Primeira interpolação:

Interpolando na tabela acima, obtemos:

h 1 = h 247,6   ° C = 2820,99   k J / k g

Passo 3

Agora vamos obter a entalpia do segundo estado, que é líquido saturado. Como não temos porcentagem de vapor, podemos afirmar que o título é zero.

Dados:

x 2 = 0

P 2 = 3,5   M p a = 3500   k P a

Pela tabela A-5, utilizando os dados acima, temos:

h 2 = 1049,7   k J / k g

Agora podemos calcular a variação de entalpia da seguinte forma:

∆ h = h 2 - h 1 = 1049,7 - 2820,99 = - 1771,29   k J / k g

Passo 4

No terceiro e último estado, temos:

T 3 = 200   ° C

v 3 = v 2 = 0,001235   m 3 / k g

Com os dados acima podemos obter a pressão e o título do terceiro estado.

Na tabela A-4, vamos obter o volume específico do líquido saturada a 200   ° C . Temos:

v f = 0,001157     m 3 / k g

Como v f < v 3 , podemos afirmar que se trata de uma mistura. Então a pressão será a mesma encontrada na tabela A-4 para T 3 = 200   ° C , que será:

P 3 = 1554,9   k P a

Calculando o título, temos:

v f g = v g - v f = 0,12721 - 0,001157 = 0,12605   m 3 / k g  

v 3 = v f + x 2 ∙ v f g  

0,001235 = 0,001157 + x 2 ∙ ( 0,12605 )

x 2 = 0,000618  

Resposta

  1. T 1 = 247,56   ° C
  2. ∆ h = - 1771,29   k J / k g
  3. P 3 = 1554,9   k P a

x 2 = 0,000618  

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