Enunciado

Vapor de água saturado a 400   ° F 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

Então pessoal, vamo lá! Essa questão nos fala pra determinar a temperatura final de 3 formas diferentes, e é isso que vamo fazer, utilizando as formulas e os dados já conhecidos! Temos que:

O vapor de água é aquecido a uma pressão constante. (a) Da equação de gás ideal,

T 2 = T 1 v 2 v 1 = 400 + 460   R 2 = 1720 R

Passo 2

Pronto, já achamos a primeira parte. (b)do diagrama de compressibilidade:

P 1 = P 2 = P s a t @ 400 ° F = 247.26   p s i a

v 1 = v g @ 400 ° F = 1.8639   f t 3 / l b m

v 2 = 2 v 1 = 3.7278   f t 3 / l b m

No estado final, do diagrama de compressibilidade,

P R 2 = P 2 P c r = 247.26   p s i a 3200   p s i a = 0.0773

v R 2 = v 2 R T c r / P c r = 3.7278   f t 3 / l b m ( 0 . 5956   p s i a   f t 3 / l b m   ⋅ R ) ( 1164.8 R ) ( 3200   p s i a ) = 17.19

Portanto,

T 2 = P 2 V 2 Z 2 R = ( 247.26   p s i a ) ( 3.7278   f t 3 / l b m ) ( 0.985 ) ( 0.5956   p s i a ⋅ f t 3 / l b m R ) = 1571 R

Passo 3

Pra gente finalizar, temos que da (c) tabela de vapores superaquecidos,

P 2 = 247.26   p s i a

v 2 = 3.7278   f t 3 / l b m

T 2 = 1100 ° F = 1560 R

Resposta

a ) T 2 = 1720 R

b ) T 2 = 1571 R

c ) T 2 = 1560 R

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