Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 98

Um aquecedor elétrico é utilizado para aquecer água. Inicialmente, a temperatura e a pressão na água são iguais a 400   K e 100   k P a . Sabendo que o aquecedor transfere 700   k J para cada quilograma de água que está sendo aquecido, determine a temperatura final de água no processo utilizando: a. as propriedades presentes na B . 1 ; b. as propriedades de gás perfeito T a b .   A . 8 e c. o calor específico apresentado na Tab. A.5.

Passo 1

Ooi pessoal, tudo beleza? Bora resolver mais uma questão comigo?

Galera para determinar a temperatura final do nosso processo temos as seguintes relações:

A pressão será constante:

P 1 = P 2

Isso implica que trabalho será definido por:

W = ∫ P d V = P ∙ V 2 - V 1

Para determinar a temperatura teremos que utilizar a equação da energia que é a seguinte:

u 2 - u 1 = Q - W

Substituindo o trabalho na equação:

u 2 - u 1 = Q - P ∙ V 2 - V 1

u 2 - u 1 + P ∙ V 2 - V 1 = Q

Q = h 2 - h 1

Com estás condições vamos encontrar a entalpia de cada estado seguindo as tabelas de cada letra do exercício.

Passo 2

a)Condições iniciais:

P 1 = 100   k P a ; T 1 = 400 K

Olhando na tabela B . 1.2 , temos a pressão de 100   k P a :

h 1 = 2675,5   k J / k g

E h 2 pode ser calculado, por:

Q = h 2 - h 1

h 2 = Q + h 1

h 2 = 700 + 2675,5 = 3375,5 k J k g

Portanto, Olhando na tabela B . 1.3 procurando T 2 com a pressão P 2 = 100   k P a e a entalpia,   T 2 está entre 400   ° C e 500 ° C :

Interpolando, temos:

T 2 = 400 + 500 - 400 ∙ 3375,5 - 3278,1 3488,1 - 3278,1 = 231,9 ° C

T 2 = 231,9 ° C + 273,15 = 505,05   K

Passo 3

b) Condições iniciais:

P 1 = 100   k P a ; T 1 = 400 K

Temos um gás ideal, olhando na tabela A . 8 :

Para T 1 = 400   K :

h 1 = 742,4 k J k g

Calculando h 2 :

h 2 = Q + h 1 = 700 + 742,4 = 1442,4 k J k g

Olhando na tabela A . 8 e procurando T 2 com h 2 , fica:

Como o valor de h 2 = 1443,4 é muito próximo do nosso h 2 calculado vamos assumir este erro.

T 2 = 750   K

Passo 4

c) Condições iniciais:

P 1 = 100   k P a ; T 1 = 400 K

Aqui teremos que utilizar o calor específico da tabela A . 5 , como a nossa pressão que é constante o nosso calor específico é:

C p 0 = 1,8723 k J k g   K

Com calor específico a nossa equação de energia possui uma aproximação que a seguinte:

Q = h 2 - h 1

h 2 - h 1 ≈ C p 0 ∙ T 2 - T 1

Q ≈ C p 0 ∙ T 2 - T 1

T 2 = Q C p 0 + T 1

Substituindo os valores:

T 2 = 700 1,8723 + 400 = 773,9   K

É isso galera, fecho.

Resposta

a)

T 2 = 505,05   K

b) T 2 = 750   K

c) T 2 = 773,9   K

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um cilindro de 10m de altura e área da seção transversal de 0,1m 2 , possui um pistão com massa desprezível, conforme mostrado na Fig. P5.70. Sobre o pistão existe água a 20° C e, sob ele, ar a 300K c
Resolva o problema anterior para o gás nitrogênio, N 2 .
Determine o calor transferido no Problema 4.17.
Um recipiente rígido contém 2k g de bióxido de carbono gasoso a 100k P a e 1200K que é aquecido até 1400K . Determine a transferência de calor usando:a. Calor específico da Tabela A.5.b. Propriedades
Água a 100k P a e 400K é aquecida eletricamente, recebendo 700k J / k g em um processo a pressão constante. Determine a temperatura final usando:a. As Tabelas B.1 para a água.b. As Tabelas A.8 para gá