Um tanque fechado e rígido, inicialmente contendo ar úmido em equilíbrio com água líquida, é aquecido. Determine (a) a pressão final, (b) a transferência de calor.

Passo 1

PRESSUPOSTOS: 1. O sistema consiste no conteúdo do tanque. 2 Os efeitos colaterais do gás são princípios ideais 3 ⋅ W = 0 e os efeitos da energia potencial para aquecimento estão ausentes.

Passo 2

ANÁLISE: (a) como o volume total é constante, a água pode ser líquida e a água corretiva, passa por um processo de volume específico constante como no esquema. Ao afirmar isso, o nódulo de Dalton é usado: o vapor d'água ocupa todo o volume preenchido com vapor d'água e ar seco. As quantidades iniciais de líquido e vapor são

m v a p = V v a p   v g 80 ∘ = 0.5 m 3 3.407 m 3 / k g = 0.1468 k g , m L i Q = 0.1 m 3 1.0011 / 10 3 m 3 / k g = 97.1723 k g

A massa total da água m á g u a   = 97.3191 k g

O volume específico final é

v = 0.60 m 3 97.3191 k g = 6.165 × 10 - 3 m 3 k g

x = 6.165 × 10 - 3 - 1.1565 × 10 - 3 0.1274 - 1.1565 × 10 - 3 3 = 0.03967 ⇒ m v 2 = x ⋅   m á g u a   = ( 0.03967 ) ( 97.1723 )

= 3.855 k g

A massa de ar seco

m a = P a 1 V g a s   R T 1 = = [ 1 - 0.4739 ] × 10 5 N / w 2 0.5 m 3 83 / 4 28.97 ( 353 k ) = 0.2597 k g ⇒ ω 2 = m v 2 m a = 3.855 0.259 = 14.846

Rearranjando eq 12.43

P 2 = P r 2 ⁡ 1 + 0.622 ω 2 = ( 5.54   b a r   ) 1 + 0.622 14.846 = 16.19   b a r   = 1.62 M p a

O balanço da energia reduz para Δ v = Q - W , em que

v 1 = m L 1 Q u f 80 ∘ C + m V A P u g 80 ∘ C + m a u a 80 ° C

v 2 = m w a t e r   u f 200 ∘ C + × u g 200 ∘ C + m a u a 200 ∘ C

Passo 3

Q = m w a t e r ⁡ u f 200 ∘ C + × u g 200 ∘ C - m l i q ⁡ u f 80 ∘ C + m r o p ⁡ u g 80 ∘ C + m a u a z 00 ∘ C - u a 8 0 ∘ c

Q = ( 97,3191 ) [ 850.65 + ( 0.03967 ) ( 2595.3 ) ] - [ ( 97.1723 ) ( 334,86 ) + ( 0.1468 ) ( 2482.2 ) ] + ( 0.2597 ) [ 339.5 - 252.2 ]

= 92,804 - 32,904 + 23

= 59,923 k J

Resposta

= 59,923 k J

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