Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 61
61 Um kg de água a 500°C e 1kg de vapor saturado de água, ambos a 200 kPa, são misturados a pressão constante num processo adiabático. Determine a temperatura final do processo e a entropia gerada no processo.
Passo 1
Vamos lá...
Pra essa questão vamos usar a equação da continuidade (conservação de massa):
Vamos usar a equação:
E também, para pressão constante:
E também a equação da energia:
Ahhh... e também vamos precisar das tabelas do final do livro.
Passo 2
Bom... como é um processo adiabático, então não tem troca de calor:
E já vamos mexer na equação da energia.
Toma cuidado porque:
Então:
E substituindo isso na equação na energia:
Mas a
E separando tudo com o mesmo índice:
Lembra da definição de entalpia??? Isso vai adiantar um bocado o nosso lado.
Então:
E como a gente tem a massa:
Passo 3
Bom... pra aguá que está a 500°C nós podemos olhar na tabela B.1.2 qual a temperatura de saturação a 200 kPa e ver que vai ser menor que 500°C, então temos vapor saturado.
Pegando os dados na tabela B.1.3:
- a entalpia específica de A:
- a entropia específica de A:
E pra água no estado de vapor saturado a gente pega os dados na tabela B.1.2:
- a entalpia específica de B:
- a entropia específica de B:
Passo 4
Com isso tudo dá pra calcular a entalpia final:
Agora precisamos desbravar as tabelas pra saber qual o estado da água no final.
Bom... se a gente olhar na tabela B.1.2 na linha de 200 kPa vamos ver a entrlapia final é mais alta que a de vapor saturado, então vamos ter vapor superaquecido.
Mudando pra tabela B.1.3, na parte de 200 kPa a gente vê que não tem esse valor certinho de entalpia, então vamos precisar interpolar:
- pra achar a temperatura:
- pra entropia específica:
Passo 5
Agora só falta calcular a entropia gerada no processo.