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.