Água líquida saturada é aquecida a uma pressão constante em um dispositivo em regime permanente até atingir o estado de vapor saturado. Calcule a transferência de calor, em , quando a vaporização é realizada a uma pressão de .
Passo 1
O enunciado pede que a gente calcule o valor da taxa de calor por unidade de massa que a água líquida saturada a recebe para se transformar totalmente em vapor saturado. A figura abaixo mostra todos os dados que temos para calcular o valor de .
e são as vazões mássicas de entrada e saída da água respectivamente e e são as pressões de entrada e saída da água respectivamente. A vazão mássica de entrada é igual à vazão mássica de saída , porque a água escoa em regime permanente. Ou seja, toda massa que entra no volume de controle (marcado pela linha pontilhada) tem que sair.
No próximo passo, veremos qual fórmula é usada para calcular .
Passo 2
Para calcular precisaremos usar a primeira lei para volumes de controle em regime permanente. O fato do enunciado não informar nada sobre a velocidade de entrada e de saída da água e também não informar a altitude dessas vazões de água é sinal de que a questão despreza a energia cinética e a energia potencial. Levando em conta essa simplificação, a primeira lei vira:
e são as entalpias específicas de entrada e saída da água respectivamente. é a taxa de trabalho que a água realiza durante o processo de vaporização. Como o enunciado não fala nada sobre realização de trabalho de eixo pela água, é considerado nulo!
Por conta disso, a primeira lei vira:
No próximo passo vamos descobrir como encontrar o valor de e para poder calcular .
Passo 3
Podemos encontrar e em uma tabela de saturação de água como a tabela mostrada abaixo.
O valor de está na mesma linha que a pressão de e na mesma coluna que .
Ou seja, vale:
O valor de está na mesma linha que a pressão de e na mesma coluna que !
Ou seja, vale:
Agora podemos calcular .