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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 9

Determine as propriedades indicadas e a fase da substância:

a. H 2 O ;     T = 120 ° C ,   v = 0,5 m 3 k g ; u =   ? ,   P =   ? e   x =   ?

b. H 2 O ;     T = 1 0 0 ° C ,   P = 10   M P a ; u =   ? ,   x =   ? e   v =   ?

c. N 2 ;     T = 200 K ,   P = 200   k P a ;   v =   ? ,   u =   ?

d. N H 3 ;     T = 1 0 0 ° C ,   v = 0,1 m 3 k g ; P =   ? e   x =   ?

e. N 2 ;     T = 1 00   K ,     x = 0 , 75 ; v =   ?   e   u =   ?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

A – Usando a tabela B.1.1 podemos ver a água na temperatura T = 120 ° C e o volume específico v = 0,5 m 3 k g está localizado na área líquido-vapor. A pressão é igual à pressão de saturação a esta temperatura, então:

p = 198,5   k P a

Determinaremos a qualidade da mistura e, em seguida, outras propriedades ausentes:

v = v f + x ∙ v f g

Isolando o x

x = v - v f v f g

Substituindo os termos

x = 0,5 m 3 k g - 0,001060 m 3 k g 0,8909 m 3 k g = 0,56

Para o u

u = u f + x ∙ u f g

Novamente, fazendo a substituição

u = 503,48 k J k g + 0,56 ∙ 2025,76 k J k g

Com isso, nós temos que

u = 1637,9 k J k g

Passo 2

B - Usando a tabela B.1.4 podemos ver o estado da água na temperatura T = 100 ° C e na pressão p = 10   M P a = 10000   k P a está localizada na área do estado líquido da água comprimida. Isso significa que a qualidade da mistura não está definida para este estado, e podemos encontrar propriedades ausentes usando a tabela:

v = 0,001039 m 3 k g

u = 416,09 k J k g

x - i n d e f i n i d o

C - Usando a tabela B.6.2 podemos ver o nitrogênio no estado definido pela temperatura T = 200   K e a pressão p = 200   k P a está localizada na área de vapor superaquecido, que é uma área de fase. Usando a tabela, podemos determinar as propriedades ausentes como:

v = 0,29551 m 3 k g

u = 147,37 k J k g

Passo 3

D - Usando a tabela B.2.1 podemos ver a amônia na temperatura T = 100 ° C e com o volume específico v = 0,1 m 3 k g está localizada na área de vapor superaquecido, pois o volume específico neste estado é maior que o volume específico de saturado vapor nesta temperatura: v > v g . Movendo-se para a tabela B.2.2 podemos encontrar que a amônia nesta temperatura existe em algum lugar entre as pressões p = 1600   k P a e p = 2000   k P a , porque o valor do volume específico dado está em algum lugar entre os valores de volumes específicos nesta temperatura e nestas pressões, conforme tabela. Agora, fazendo a interpolação linear vamos determinar a pressão exata deste estado:

1600   k P a - 2000   k P a 1600   k P a - p = 0,10539 m 3 k g - 0,08248 m 3 k g 0,10539 m 3 k g - 0,1 m 3 k g

Desenvolvendo os termos, nós temos que

400   k P a 1600   k P a - p = 4,25

Um pouquinho mais...

1600   k P a - p = - 94,1176   k P a

E o fator de qualidade

x =   i n d e f i n i d o

Passo 4

E - De acordo com a tabela B.6.1 e dada a qualidade da mistura, podemos concluir que o nitrogênio neste estado existe na área líquido-vapor. Como a temperatura do estado é T = 100   K e a qualidade da mistura é x = 0,75 , podemos determinar propriedades faltantes como

v = v f + x ∙ v f g

Fazendo a substituição, nós temos que

v = 0,02 7645 m 3 k g

E para o termo de u

u = u f + x ∙ u f g

Substituindo os termos

u = - 74,33 k J k g + 0,75 ∙ 137,5 k J k g

Logo, nós temos que

u = 28,795 k J k g

Resposta

Respondido acima!

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