Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão contém 100   k g de ar úmido saturado a 100   k P a e 5 ° C . A mistura então é aquecida, num processo isobárico, até que a temperatura atinja 45 ° C . Determine o calor transferido no processo e a umidade relativa no estado final. Admita, agora, que a mistura é comprimida, do estado inicial fornecido e num processo isotérmico, até que a pressão se torne igual a 200   k P a . Qual é a massa de água que condensa neste processo?

Passo 1

Opa, tudo bem?

Se ajeita aí e vem comigo resolver essa questão!

Começamos o nosso problema aplicando a equação de energia no nosso sistema:

m u 2 - u 1 = Q 12 - W 12

Para o estado inicial nós temos:

ϕ 1 = 100 %

Pela Tabela B.1.1:

p v 1 = 0,8721   k P a

h v 1 = 2510,54   k J / k g

Pela Eq.12.28, temos:

w 1 = 0,622 ⋅ p v 1 p 1 - p v 1   = 0,622 ⋅ 0,8721 100 - 0,8721

w 1 = 0,005472

Calculando m a :

m a = m - m v 1 = m - w 1 m a

m a = m 1 + w 1 = 100 100 + 0,005472

m a = 99,456   k g

Desse modo, como:

m a = m - m v 1

Então:

99,456 = 100 - m v 1

m v 1 = 0,544   k g

Agora, vamos analisar os casos propostos!

Passo 2

Caso 1:

p = c o n s t a n t e

Modificando a equação de energia do Passo 1:

Q 12 = m u 2 - u 1 + W 12

Q 12 = m h 2 - h 1

Q 12 = m a c p T 2 - T 1 + m ( h v 2 - h v 1 )

Como já possuímos as informações do estado 1, vamos agora analisar o estágio 2:

w 2 = w 1

p v 2 = p v 1

Pela Tabela B.1.1, obtemos:

p g 2 = 9,593   k P a

h v 2 = 2583,19   k J / k g

Calculando a umidade:

ϕ 2 = p v 2 p g 2 = 0,8721 9,593

ϕ 2 = 0,091 = 9,1 %

Determinando o calor transferido no processo:

Q 12 = 99,456 ⋅ 1,044 ⋅ 45 - 5 + 0,544 ⋅ ( 2583,19 - 2510,54 )

Q 12 = 4034   k J

Bora pro segundo caso!

Passo 3

Caso 2:

T = c o n s t a n t e

ϕ 2 = 100 %

p v 2 = p g 2 = p v 1 = 0,8721   k P a

Calculando w 2 :

w 2 = 0,622 ⋅ p v 2 p 2 - p v 2 = 0,622 ⋅ 0,8721 2 00 - 0,8721

w 2 = 0,002724

Calculando a massa de água que condensa neste processo:

m v 2 = w 2 m a = 0,002724 ⋅ 99,426

m v 2 = 0,271   k g

Assim:

m l í q = m v 1 - m v 2 = 0,544 - 0,271

m l í q = 0,273   k g

Te espero na próxima questão!

Resposta

ϕ 2 = 0,091 = 9,1 %

Q 12 = 4034   k J

m l í q = 0,273   k g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

As misturas sempre apresentam frações molares e em massa constantes?
Um escoamento de oxigênio a 300K é misturado, em regime permanente, com outro escoamento de nitrogênio que apresenta a mesma temperatura. A vazão em massa de mistura obtida é 1k g / s . Sabendo que a
Um escoamento de gás A é misturado, em regime permanente, com outro escoamento de gás B . Sabendo que as temperaturas dos escoamentos que serão misturados são iguais e q eu a fração molar de A na mist
Considere que a fração molar do oxigênio no ar é 0,21 . Determine o estado termodinâmico do oxigênio p , T , v numa sala, com volume interno de 60m 3 , quando a temperatura e a pressão são iguais a 30
Um tanque rígido e isolado termicamente contém 1k g de C O 2 a 300Ke150k P ae1k g de argônio a 400Ke150k P a separados por uma membrana. A membrana é rompida e espera-se até que o equilíbrio termodinâ