Enunciado

Um tanque de 1   m 3 contém 2,841   k g de vapor d’água a 0,6   M P a . Determine a temperatura do vapor usando (a) a equação do gás ideal (b) a equação de van der Waals e (c) as tabelas de vapor.

Passo 1

E aí, galera! Vamos resolver essa questão?

Devemos determinar a temperatura de 3 formas diferentes. Para realizar os cálculos precisamos de alguns dados da Tabela A-1.

São eles:

R = 00,4615   k P a m 3 / k g ∙ K

T c r = 647,1   K

P c r = 22,06   M P a

O volume específico será:

v = V m = 1   m 3 2,841   k g = 0,3520   m 3 / k g

Passo 2

Podemos calcular agora a temperatura pela equação do gás ideal. Temos que:

P v = R T

Isolando T , temos:

T = P v R T = ( 600   k P a ) ( 0,352   m 3 / k g ) 0,4615   k P a m 3 / k g ∙ K = 457,6   K

Passo 3

Calculando as constantes de van der Waals, temos:

a = 27 R 2 T c r 2 64   P c r = ( 27 ) ( 0,4615   k P a m 3 / k g K ) 2 ( 64 ) ( 2206 0   k P a ) = 1,705   m 6 k P a / k g 2

b = R T c r 8 P c r = ( 0,4615   k P a m 3 / k g K ) ( 647,1   K ) 8 ∙ 22060   k P a = 0,00169   m 3 / k g

Então, temos:

T = 1 R P + a v 2 v - b

T = 1 0,4615 600 + 1,705 ( 0,3520 ) 2 0,352 - 0,00169 = 465,9   K

Passo 4

Para encontrar a temperatura na tabela, temos:

P = 0,6   M P a

v = 0,3520   m 3 / k g

Como v > v g , temos vapor superaquecido. Logo, pela Tabela A-6, temos:

T = 200   ° C = 473,15   K

Entendido?

Resposta

  1. T = 457,6   K
  2. T = 465,9   K
  3. T = 200   ° C = 473,15   K

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