Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, a 40^circ C 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 ( De), precisamos encontrar a entalpia final ( Hf) e a entalpia inicial ( Hi) da água. A variação será:
De

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 ( hi) 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:
De

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:
Massa = Volume times Densidade = 50 , L times 1 , m^31000 , L times 1000 , kg/m^3 = 50 , kg

Passo 8

Finalmente, calculamos a variação total de entalpia:
De

Resposta

A variação total de entalpia é de aproximadamente 131.415 kJ.

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