Um arranjo cilindro-pistão contém inicialmente 50   l de água líquida a 40 ° C e 200   k P a . Calor é transferido à água a pressão constante até que todo líquido seja vaporizado.

  1. Qual a massa de água?
  2. Qual é a temperatura final?
  3. Determine a variação de entalpia total.
  4. Mostre o processo em um diagrama T - v com relação às linhas de saturação.

Passo 1

Na letra (a) precisamos calcular a massa.

Pela Tabela B.1.2, obtemos a 200   k P a :

T s a t = 120,23   ° C

Como a temperatura de saturação é maior que 40 ° C , a substância está na região de líquido comprimido. Usaremos os dados da Tabela B.1.1, de líquido saturado, pois não há a tabela de líquido comprimido a 200   k P a .

Da Tabela B.1.1 a 40 ° C :

v = 0,001008   m 3 / k g

m = V v = 0,03   m 3 0,001008   m 3 / k g = 49 , 6   k g

m = 49,6   k g

Passo 2

Letra (b)

Após todo líquido se transformar em vapor saturado, a temperatura final é a mesma que a temperatura de saturação a 200   k P a . Logo:

T f = T s a t = 120,23   ° C

Passo 3

Letra (c)

Pela Tabela B.1.1 a 40 ° C :

h l = 167,54   k J / k g

Pela Tabela B.1.2 a 200   k P a :

h v = 2706,63   k J / k g

Temos então, que a variação de entalpia é dada por:

∆ H = m h 2 - h 1 = 49,6 2706,63 - 167,54   = 125938,86

∆ H = 125 , 9 4   k J

Passo 4

Abaixo temos o diagrama solicitado:

Resposta

  1. m = 49,6   k g
  2. T f = T s a t = 120,23   ° C
  3. ∆ H = 125,94   k J