Enunciado

Vapor de água saturado a 350   ° C é aquecido a uma pressão constante até que o seu volume dobre. Determine a temperatura final usando a equação de estado do gás ideal, os diagramas de compressibilidade e as tabelas de vapor.

Passo 1

Okay galera, vamos lá! O vapor de água é aquecido a uma pressão constante. A temperatura final deve ser determinada utilizando a equação ideal de gás, gráficos de compressibilidade e tabelas de vapor! (a) Da equação de gás ideal,

T 2 = T 1 V 2 V 1 = 350 + 273   K 2 = 1246   K

Passo 2

(b) A pressão do vapor é:

P 1 = P 2 = P s a t @ 350 ° C = 16529   k P a

Do diagrama de compressibilidade, temos:

T R 1 = T 1 T c r = 623   K 647.1   K R = 0.963

P R 1 = P 1 P c r = 16.529   M P a 22.06   M P a = 0.749

Logo, Z = 0.593 ,   V R 1 = 0.75 . No estado final,

P R 2 = P R 1 = 0.749

V R 2 = 2 V R 1 = 2 0.75 = 1.5

Logo, Z 2 = 0.88 . Agora calculamos a temperatura final,

T 2 = P 2 V 2 Z 2 R = P 2 Z 2 V R 2 T c r P c r = 16529   k P a 0.88 ( 1.5 ) ( 647.1   K ) 22060   k P a = 826 K

Passo 3

(c) Da tabela de vapor superaquecido,

T 1 = 350 ° C

x 1 = 1

Logo,

V 1 = 0.008806   m 3 / k g

Temos também que,

P 2 = 16529   k P a

V 2 = 2 V 1 = 0.01761   m 3 / k g

Logo,

T 2 = 477 ° C = 750   K

Resposta

a )   T 2 = 1246   K

b ) P 1 = 16529   k P a

c ) T 2 = 750   K

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