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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 128

128- Um tanque rígido e selado contém amônia a 0   ° C e com título igual a 50   % . O tanque é, então, aquecido até a temperatura atingir 100   ° C . Determine o estado final da amônia, o trabalho realizado e a transferência de calor por unidade de massa neste processo.

Passo 1

Dados iniciais:

Amônia

T = 0   ° C

x = 50 %

Finais:

T = 100   ° C

Pede-se: estado final da amônia, o trabalho realizado e a transferência de calor por unidade de massa

Pela tabela B . 2.1 temos os seguintes dados (volume específico líquido):

ν l i q u i d o → 0 ° C = 0.001566

ν e v a p o r a d o → 0 ° C = 0.28783

P = 429.6   k P a

Então o volume específico para uma titulação de 50   % é:

ν = 0.001566 + 0.5 ⋅ 0.28783 = 0.145481   k g / m 3

Passo 2

E como o tanque é selado e rígido então o volume do tanque é fixo e a amônia não escapa. Então pela tabela B . 2.2 vemos que para manter esse volume específico a pressão deve estar próxima de 1200   k P a . De modo a podermos fazer a seguinte regra de três para encontrar a pressão exata:

P f i n a l = 1000 + 200 0.145481 - 0.17389 0.1435 - 0.17389 = 1186.97   k P a

Essa regra de três compara a região de 1000   k P a com a de 1200   k P a , pois é um intervalo possível de onde a pressão final real pode estar. E comparamos com os volumes específicos encontrados sobre os que estão tabelados.

Passo 3

Por ser um processo isovolumétrico (pela informação do tanque selado) então o trabalho realizado é nulo, então:

W = 0

Passo 4

Agora para a transferência de calor por unidade de massa (que é a mesma coisa que u 2 - u 1 = h 2 - h 1

Então pelos dados da tabela B . 2.1 e:

h 1 = h l + x h l v

Então:

h 1 = 180.36 + 0.5 ⋅ 1261.9 = 811.31   k J / k g

Agora para a tabela B . 2.2 adotando h ≈ 1658   k J / k g nós teremos:

q = h 2 - h 1 = 1658 - 811.31 = 846.69   k J / k g

Resposta

1186.97   k P a

W = 0

q = 846.69   k J / k g

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