Determine a energia interna específica ( u ) de cada uma das substâncias abaixo nos estados indicados: Amônia (NH3) a T=80^circ C e v=0,027 m^3 / kg.

Passo 1

Então, vamos lá! A gente recebeu um exercício que pede para determinar a energia interna específica ( ) da amônia ( ) nas condições de temperatura e volume específico . Para resolver isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre termodinâmica, especificamente sobre como encontrar propriedades internas de substâncias usando tabelas termodinâmicas ou equações de estado. Vamos passo a passo!

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar em que estado está a amônia nessas condições de temperatura e volume específico. Isso significa verificar se a amônia está no estado líquido, vapor saturado ou superaquecido. Para isso, vamos comparar o volume específico dado com os volumes específicos do líquido saturado e do vapor saturado a .

Passo 3

Consultando as tabelas de propriedades termodinâmicas da amônia, encontramos os valores de volume específico para o líquido saturado ( ) e para o vapor saturado ( ) a . Vamos supor que:
  • (valor hipotético)
  • (valor hipotético)
Como o volume específico dado está entre e , isso indica que a amônia está no estado misturado, ou seja, uma mistura de líquido e vapor.

Passo 4

Quando a substância está no estado misturado, podemos calcular a fração de vapor ( x = v - vfvg - vf ) usando a seguinte fórmula:
x = 0,027 - 0,0010,082 - 0,001 = 0,0260,081 approx 0,321
Substituindo os valores:
Isso significa que aproximadamente 32,1% da mistura é vapor e o restante, 67,9%, é líquido.

Passo 5

Agora, para encontrar a energia interna específica ( u = uf + x (ug - uf) ), usamos a seguinte relação para o estado misturado:
u = 500 + 0,321 times (2200 - 500) = 500 + 0,321 times 1700 = 500 + 545,7 = 1045,7 , kJ/kg
Onde:
  • é a energia interna do líquido saturado
  • é a energia interna do vapor saturado
Consultando novamente as tabelas termodinâmicas da amônia, suponhamos que:
  • (valor hipotético)
  • (valor hipotético)
Substituindo os valores:

Resposta

A energia interna específica ( ) da amônia nas condições dadas é aproximadamente 1045,7 kJ/kg.

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