Determine a energia interna de um tanque rígido fechado que contém de vapor d’água saturado à pressão de . Use a tabela abaixo.
Passo 1
Devemos primeiro visualizar o exercício através da figura do tanque rígido com vapor saturado de água.
O enunciado pede para a gente encontrar a energia interna de de vapor d’água saturado, mas a tabela que ele nos deu tem apenas valores de entalpia específica . Como podemos resolver esse problema?
A solução dessa questão precisa ser dividida em duas etapas. Primeiro, temos que converter a entalpia específica da tabela para energia interna específica . Fazemos isso, reorganizando a fórmula da entalpia específica.
Usando essa fórmula, podemos converter a entalpia específica do vapor saturado para energia interna específica do vapor saturado .
e são obtidos pela tabela de saturação da água. Eles estão na mesma linha que a pressão de da água.
Segundo, para converter a energia interna específica do vapor saturado para a energia interna do vapor saturado , usamos a fórmula abaixo.
Essa fórmula mostra pra gente que para encontrar só precisamos multiplicar pela massa do sistema! Então quanto vale a massa de vapor d’água ?
A massa é informada pelo próprio enunciado:
Vamos encontrar na próxima etapa e depois vamos usar a fórmula para achar .
Passo 2
Como podemos extrair o da tabela?
Lembrando que ele fica na mesma linha que a pressão da água e na mesma coluna que !
Então:
O volume específico do vapor também é obtido nessa tabela.
Sabendo disso, já podemos usar a fórmula de conversão de entalpia para energia interna no próximo passo!
Passo 3
Agora podemos concluir o último passo de calcular a energia interna do vapor
Esse é o resultado que queríamos!