Enunciado

Um recipiente equipado com um aquecedor a resistência elétrica e um misturador contêm 3,6 kg de vapor de água, inicialmente saturado a 120 °C. O aquecedor e o misturador são ligados; o vapor é comprimido, e existe perda de calor para o ar da vizinhança. No final do processo, a temperatura e a pressão do vapor no recipiente são medidos como 300 °C e 0,5 MPa. A transferência líquida de energia para o vapor durante esse processo é de

  1. 214 kJ
  2. 914 kJ
  3. 1213 kJ
  4. 988 kJ
  5. 1291 kJ

Passo 1

Vamos considerar que nosso sistema é o recipiente. A energia necessária para aumentar a temperatura do vapor é fornecida pelo aquecedor e pelo misturador. Assim a equação de balanço de energia para o sistema é:

E e n t r a = Δ U = m ( u 2 - u 1 )

Passo 2

Agora vamos definir as propriedades do vapor em cada estado, utilizando as tabelas A-4 até A-6. Para o estado de vapor saturado a 120 °C temos:

u 1 = 2528,9   k J / k g

Em 0,5 Mpa, T s a t = 151,83   ° C , que é menor que a temperatura no estado final. Logo, o vapor está superaquecido e temos;

u 2 = 2803,3   k J / k g

Passo 3

Substituindo os valores na equação de balanço de energia para o sistema, temos:

E e n t r a = 3,6 ⋅ 2803,3 - 2528,9 = 988   k J

Resposta

  1. 988 kJ
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