Em uma unidade industrial, água a
e
é bombeado, atingindo a pressão de 800 kPa . Considere que a bomba é ideal, determine o trabalho específico de bombeamento e a entalpia da água na sua saída. Resp.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem água a
e
sendo bombeada até uma pressão de
numa unidade industrial. Nosso objetivo é encontrar o trabalho específico de bombeamento (
) e a entalpia da água na saída (
). Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especificamente sobre propriedades da água e processos de bombeamento.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar que a bomba é ideal, ou seja, não há perdas de energia por atrito ou outras irreversibilidades. Em processos isentrópicos (onde a entropia permanece constante), o trabalho específico da bomba pode ser calculado usando a fórmula:
Aqui,
é o volume específico da água e
é a variação de pressão que a bomba impõe na água.
Passo 3
Precisamos encontrar o volume específico (
) da água a
e
. Sabemos que a água em condições líquidas tem um volume específico aproximadamente constante. Consultando uma tabela de propriedades da água, o volume específico
é aproximadamente:
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de pressão (
) que a bomba realiza:
Convertendo para Pascais (
):
Passo 5
Com o
e
em mãos, podemos calcular o trabalho específico da bomba (
):
Arredondando para três algarismos significativos:
Passo 6
Agora, vamos determinar a entalpia da água na saída da bomba (
). Em uma bomba ideal, a variação de entalpia (
) é igual ao trabalho específico da bomba:
Onde
é a entalpia inicial da água a
. Consultando a tabela de propriedades da água, encontramos:
Então:
Arredondando: