Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 52
52 Um torpedo (cilindro) de aço, com volume de 0,05 m3, contém amônia a -20 °C e título de 20%. O torpedo dispõe de uma válvula de segurança que abre quando a pressão no tanque atinge 1,4 MPa. Se o torpedo for aquecido acidentalmente, qual será a transferência de calor até o instante em que a válvula abre? Qual será a temperatura da amônia neste instante?
Passo 1
E aí? Pronto pra mais uma aventura nas tabelas chatas do final do livro??? Kkk brinks.
Nessa questão a gente tem um cilindro e é só isso. Vai acontecer tudo dentro dele.
Vamos usar a primeira lei da termodinâmica, né:
E também da equação de variação de energia total:
Ahhh... e alguns dados nas tabelas lá do final do livro.
Passo 2
Vamos fazer algumas considerações e simplificações:
- Não tem energia cinética porque o nosso sistema não se movimenta, né:
E também não tem energia potencial porque o centro de massa do sistema muda muito pouco, então é despezível a variação de energia potencial:
Como o volume é constante, então não tem trabalho.
Então aquelas equações todas do passo 1 vira:
Passo 3
Vamos ver o que a gente tem inicialmente de dado.
Hmmmm... tem um bendito título. Sabe o que isso quer dizer??? Que é amônia saturada (tem vapor e líquido).
Vamos lá na tabela de amônia saturada (B.2.1) e pegar qual o volume específico do vapor e do líquido saturados pra essa temperatura:
Com o título dá pra calcular o volume específico da mistura (vapor + líquido):
Passo 4
Ahhh... a gente consegue achar a massa agora, né, já que tem o volume específico e o volume:
Ainda na mesma tabela vamos aproveitar e pegar logo a energia interna específica do vapor e do líquido saturados:
E com o título calculamos a energia interna específica inical:
Passo 5
Vamos agora pro estado final... o que a gente tem?
Bom... como não é adicionado nada e nem reage nada e tals, a massa é cosntante, né:
O volume também é constante, né... então:
Ahhhhh... e temos a pressão (). Vamos na tabela B.2.1 pra ver uma coisinha:
Hmmmm.... não tem essa pressão certinha lá. Então vamos precisar interpolar entre os valores de e (afffffffffffffff), mas vamos aos poucos:
Pra achar o volume específico do líquido saturado:
Pra achar o volume específico do vapor saturado:
Hummmm.... repare que o nosso volume específico final () é maior que o de volume específico do vapor saturado nessa pressão, entãããoo a gente tem vapor superaquecido.
Passo 6
Bom... como temos vapor superaquecido, só temos vapor (duuuhhhh), e olhamos na tabela de amônia superaquecida (B.2.2) pra pressão de e o volume específico final .
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaAAAAAAAAAAAAA (grito)
Vamos precisar interpolar de novo... haja paciência, mas vamos lá:
E juro que é a ultima que precisa interpolar. Pra achar a energia interna específica final:
Passo 7
E finalmenteeeee vamos poder calcular o calor trocado: