Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 58
58 A Fig. P5.58 mostra um tanque que está dividido em duas reações por meio de uma membrana. A região A apresenta e contém água a 200 kPa e com . A região B contém 3,5 kg de água a 400 °C e 0,5 MPa. A membrana e, então, rompida e espera-se que seja estabelecido o equilíbrio. Sabendo que a temperatura final do processo é 100 °C, determine a transferência de calor que ocorre durante o processo.
Passo 1
Nessa questão vamos usar a equação da continuidade:
A equação da energia:
Ahhh... e também tabelas do final do livro.
Passo 2
No estado A1 a gente tem a pressão, o volume e o volume específico. Então podemos achar a massa:
Se a gente olhar na tabela B.1.2 na linha de 200 kPa vai ver que esse volume específico está entre o de líquido saturado e o de vapor saturado, entaõ temos duas fases. Daí a gente calcula o título:
E calcular a energia interna específica:
Passo 3
No estado B1 a gente tem a temperatura e a pressão. Se olhar na tabela B.1.2 qual a temperatura de saturação pra 0,5 MPa é mais baixa que 400°C, então temos vapor superaquecido. Olhando, então, na tabela B.1.3:
- o volume específico:
- a energia interna específica:
E calculando o volume de B:
E dá pra calcular o volume total:
Passo 4
No estado 2 a gente tem a temperatura e o volume. Daí calculamos o volume específico:
Como a massa:
Então:
Olhando na tabela B.1.1 esse valor de volume específico ta entre o de líquido saturado e o de vapor saturado, então vamos calcular o título:
Calculando a energia interna específica:
Passo 5
Como é um processo a volume total constante, então não tem trabalho:
Daí calculamos a transferência de calor: