Gás de N2 é aquecido num processo em regime permanente. As condições de admissão são 5,5 e entalpia de e as condições de saída são , e entalpia de . As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis. Calcular a quantidade de calor transferido por Kg de N2.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre aquecer gás nitrogênio (N₂) em um processo contínuo. A gente tem informações sobre a pressão, temperatura e entalpia na entrada e na saída do sistema. Nosso objetivo é descobrir quanto de calor foi transferido por cada kg de N₂ nesse processo. Para resolver isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica para sistemas abertos, que relaciona calor, trabalho e variação de entalpia.

Passo 2

Primeiro, vamos anotar os dados que temos:
  • Entrada:
    • Pressão (P₁) = 5,5 kgf/cm²
    • Temperatura (T₁) = 40°C
    • Entalpia (h₁) = 310,273 KJ/kg
  • Saída:
    • Pressão (P₂) = 5,5 kgf/cm²
    • Temperatura (T₂) = 1100°C
    • Entalpia (h₂) = 1434,7 KJ/kg
Também sabemos que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis, e que R = 1124,4 KJ/kg.

Passo 3

Agora, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica para sistemas abertos, que é:
Onde:
  • é o calor transferido
  • é o trabalho realizado
  • é a variação da entalpia
No nosso caso, como a pressão é constante e não há menção de trabalho realizado, podemos considerar que . Assim, a equação fica:

Passo 4

A variação de entalpia ( ) é a diferença entre a entalpia de saída e a entalpia de entrada:
Substituindo os valores que temos:

Passo 5

Vamos calcular essa diferença:
Arredondando, temos:

Resposta

A quantidade de calor transferido por kg de N₂ é de 1124,4 KJ/kg.

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