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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 6

Determine as propriedades indicadas

a. H 2 O ,   T = 250 ° C ,   v = 0,02 m 3 k g ,   P =   ? ,   u =   ?

b. N 2 C ,   120   K ,   P = 0,8   M P a ,     x =   ? ,   h =   ?

c. H 2 O ,   T = - 2 ° C ,   P = 100   k P a ,   u =   ? ,   v =   ?

d. R - 134 a ,     P = 200   k P a ,   v = 0,12   m 3 / k g

e. N H 3 ,   T = 65 ° ,   P = 600   k P a ,   u =   ? ,   v =   ?

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 para a temperatura T = 250 ° C , podemos ver que o volume específico dado v existe no estado em algum lugar entre v f ​ e v g ​. Isso significa que o estado existe na área de líquido-vapor. Temos que determinar a qualidade da mistura para determinar a energia interna específica neste estado. A pressão a esta temperatura é igual à pressão de saturação.

v = v f + x ∙ v g - v f

Substituindo os valores,

0,02 m 3 k g = 0,001251 m 3 k g + x ∙ 0,05013 m 3 k g - 0,001251 m 3 k g

Isolando o x

x = 0,02 m 3 k g - 0,001251 m 3 k g 0,05013 m 3 k g - 0,001251 m 3 k g = 0,38358

Portanto, a energia interna específica é:

u = u f + x ∙ u g - u f

Com isso, nós temos que

u = 1080,37 k J k g + 0,38358 ∙ 2602,31 k J k g - 1080,37 k J k g

Logo, temos o seguinte resultado

u = 1664,178 k J k g

E a pressão

p = 3973   k P a

Passo 2

B - Usando a tabela B.2.2 para a temperatura da amônia T = 120 ° C e a pressão p = 0,8   M P a = 800   k P a , podemos ver que a entalpia específica é:

h = 1718,7 k J k g

Como a pressão de saturação nesta temperatura é P s a t = 9107,2 , que é maior que a pressão do estado dado, podemos concluir que este estado existe em uma área de fase. Portanto, o x não está definido.

Passo 3

C - Usando a tabela B.1.3 podemos ver que a pressão dada é maior que a pressão de saturação, e a temperatura da pressão dada é muito menor que a temperatura de saturação na pressão dada. Portanto, podemos concluir que o estado existe na área do estado sólido. A energia interna específica da água neste estado, de acordo com a tabela B.1.5 é:

u ≈ - 337,61 k J k g

E o volume específico deste estado é:

v ≈ 0,0010905 m 3 k g

Passo 4

D - Usando a tabela B.5.1 podemos ver que para a pressão que é quase igual à pressão dada p = 201,7   k P a , o volume específico de saturação v g ​ tem o valor menor que o valor do volume específico no estado dado. A conclusão é que este estado existe na área de vapor superaquecido. Movendo-se para a tabela B.5.2 para a pressão p = 200   k P a e o volume específico v = 0,12 m 3 k g , nós podemos ver que o estado existe em algum ponto das temperaturas T = 30 ° C e a temperatura T = 40 ° C . Fazendo a interpolação linear:

40 C - 30 C 40 C - T = 0,12335 m 3 k g - 0,11889 m 3 k g 0,12335 m 3 k g - 0,12 m 3 k g

Desenvolvendo os termos, nós temos que

10 C 40 C - T = 1,33134  

Isolando o T

T = 40 C - 7,51123 C

Com isso, nós temos que

T = 32,489 C

Fazendo a interpolação linear podemos determinar a energia interna específica como:

411,04 k J k g - 403,10 k J k g 411,04 k J k g - u = 1,33134

Isolando o u , nós obtemos o seguinte resultado

u = 411,04 k J k g - 5,964 k J k g

Com isso,

u = 405,076 k J k g

Passo 5

E - De acordo com a tabela B.2.2 podemos ver que a amônia na pressão de p = 600   k P a e a temperatura de T = 65 ° C , existe na área de vapor superaquecido. Isso é assim, porque a temperatura de saturação da amônia nessa pressão é menor que a temperatura dada do estado. Fazendo a interpolação linear, podemos determinar as propriedades que faltam neste estado, entre as temperaturas T = 60 ° C e T = 70 ° C :

70 C - 60 C 70 C - 65 C = 0,26888 m 3 k g - 0,25981 m 3 k g 0,26888 m 3 k g - v

Desenvolvendo os termos, nós temos que

2 = 0,00907 m 3 k g 0,26888 m 3 k g - v

Com isso, nós temos que

v = 0,26888 m 3 k g - 0,004535 m 3 k g = 0,264345 m 3 k g

Portanto, u é igual a

2 = 1444,3 k J k g - 1425,7 k J k g 1444,3 k J k g - u

Isolando u

u = 1444,3 k J k g - 9,3 k J k g = 1435 k J k g

Resposta

a )   u = 1664,178 k J k g ; p = 3973   k P a

b )   h = 1718,7 k J k g ; x   n ã o   e s t á   d e f i n i d o  

c )   u ≈ - 337,61 k J k g ; v ≈ 0,0010905 m 3 k g

d )   T = 32,489 ° C ; u = 405,076 k J k g

e )   v = 0,264345 m 3 k g ; u = 1435 k J k g

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