Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 79
79 Um vaso de pressão, esférico e de alumínio tem diâmetro interno igual a 0,5 m e parede com 10 mm de espessura. Esse vaso contém água a 25°C e título de 1%. O vaso é aquecido até que a água se torne vapor saturado. Considerando o conjunto do vaso com a água como o sistema, calcule o calor transferido nesse processo.
Passo 1
Nessa questão vamos usar a equação da energia para trabalho nulo:
Para a água:
Para o alumínio usamo sa proximação para sólidos e líquidos:
Passo 2
Vamos primeiro trabalhar com a água.
No estado 1 temos duas fases, já que é dado o título, então vamos olhar os dados na tabela B.1.1 e calcular:
- o volume específico:
- a energia interna específica:
No estado 2 temos que é tudo vapor saturado, mas só temos o volume específico de dado (já que o volume não muda);
Então a gente olha na coluna do volume específico do vapor saturado, ainda na tabela B.1.1 qual a linha que tem esse volume específico aí.
Como não tem certinha, então vamos ter que interpolar pra achar:
- a temperatura:
- a energia interna específica:
Como o volume dentro do vaso (volume da esfera) é igual ao volume da água, então:
Daí calculamos a massa de água:
Passo 3
Agora pro alumínio.
Pegamos a densidade na tabela A.3:
E também o C:
Calculando o volume de alumínio (é a casca esférica):
Aaahhhh... cuidado porque o diâmetro interno é 0,5 m, mas o diâmetro externo é 0,52 m (já que a casa tem 10 cm de cada lado).
Calculando a massa de alumínio:
Passo 4
Combinando as três equações ficamos com: