Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, a
e 200 kPa . O calor é transferido para o de água a pressão constante até que todo o líquido seja vaporizado. Determinar a variação total de entalpia. (Resp: 125948,37 kJ)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um dispositivo do tipo êmbolo-cilindro que contém 50 litros de água líquida a 40°C e 200 kPa. O calor está sendo transferido para essa água sob pressão constante até que toda a água se transforme em vapor. Nosso objetivo é descobrir qual foi a variação total de entalpia nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados à entalpia e às tabelas de vapor da água.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados inicial e final da água no dispositivo. Inicialmente, a água está na fase líquida a 40°C e 200 kPa. No estado final, toda a água se transforma em vapor, ainda a pressão constante de 200 kPa.
Passo 3
Para calcular a variação de entalpia (
), precisamos encontrar a entalpia final (
) e a entalpia inicial (
) da água. A variação será:
Passo 4
Vamos começar pelo estado inicial. Como a água está líquida a 40°C e 200 kPa, podemos usar as tabelas de propriedades da água para encontrar a entalpia específica (
) nesse estado. Supondo que a entalpia da água líquida a 40°C seja aproximadamente 167,2 kJ/kg.
Passo 5
Agora, vamos para o estado final. A água virou vapor a 200 kPa. Consultando as tabelas, a entalpia específica do vapor saturado a 200 kPa é aproximadamente 2795,5 kJ/kg.
Passo 6
Com as entalpias específicas conhecidas, calculamos a variação de entalpia por kg de água:
Passo 7
Agora, precisamos calcular a variação total de entalpia para os 50 litros de água. Primeiro, convertemos o volume para massa. Sabendo que a densidade da água é aproximadamente 1000 kg/m³, temos:
Passo 8
Finalmente, calculamos a variação total de entalpia:
Resposta
A variação total de entalpia é de aproximadamente 131.415 kJ.