Enunciado

54 Inicialmente, um vaso rígido contém água a 1,0 MPa e 250 °C. Transfere-se calor a água até que esta atinja o estado de vapor saturado. Determine a temperatura final da água e a transferência de calor específica desse processo.

Passo 1

Vamos lá... pra essa questão vamos considerar processo reversível e usar a equação:

v 2 - v 1 = ∫ d w P

E também a equação da energia:

Δ u = q - w

Ahh... e as tabelas lá do final do livro.

Passo 2

Antes de tudo a gente repara que é um tanque rígido, então o volume é constante:

v 1 = v 2

Então o trabalho específico é zero, né...

0 = ∫ d w P

w = 0

Passo 3

E pro estado inicial vamos lá na tabela B.1.1 e ver qual a pressão de saturação pra 250°C. Como a pressão é mais alta que 1,0 MPa, então temos vapor superaquecido, né... então vamos mudar de tabela.

Olhando na tabela B.1.3:

- a energia interna específica inicial:

u 1 = 2709,91   k J / k g

- o volume específico inicial:

v 1 = 0,23268   m 3 / k g

Passo 4

E no estado final temos só vapor saturado, então vamos voltar pra tabela B.1.1.

Nós temos o volume específico final, né...

v 2 = v 1

v 2 = 0,23268

Vamos procurar na tabela esse valor de volume específico na colune de vapor saturado...

Affff... não tem exatamente esse valor, então vamos precisar interpolar.

- pra achar a temperatura:

T - 170 175 - 170 = 0,23268 - 0,24283 0,21680 - 0,24283

T = 171,95   ° C

- pra achar a energia interna específica final:

u 2 - 2576,46 2580,19 - 2576,46 = 0,23268 - 0,24283 0,21680 - 0,24283

u 2 = 2577,9   k J / k g

Passo 5

Agora é só calcular a transferência de calor específica:

Δ u = q - w

2577,9 - 2576,46 = q - 0

q = - 132   k J / k g

Resposta

T = 171,95   ° C

q = - 132   k J / k g

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