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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 64

Uma panela de pressão (recipiente fechado) contém água a 100 ° C , e o volume ocupado pela fase líquida é 1 10 do volume ocupado pela fase vapor. A água é, então, aquecida, até que a pressão atinja 2,0   M P a . Determine a temperatura final do processo. O estado final possui mais ou menos vapor do que o estado inicial?

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados fornecidos no enunciado

T 1 = 100 ° C

V f = 1 10 V g

P 2 = 2   M P a

Da tabela B.1.1, em T 1 = 100 ° C , nós temos que

v f = 0,001044 m 3 k g

v f g = 1,67185 m 3 k g

v g = 1,67920 m 3 k g

A relação entre o volume específico, volume e massa é dada pela seguinte equação:

v = V m

Neste caso, nós temos que

V f = V g 10

Expandindo os termos,

m f ∙ v f = m g ∙ v g 10

A qualidade x 1 será igual a

x 1 = m g m = m g m f + m g

Passo 2

Fazendo a substituição, nós temos que

x 1 = 10 ∙ m f ∙ v f v g m f + 10 ∙ m f ∙ v f v g = 10 ∙ v f v g 1 + 10 ∙ v f v g = 10 ∙ v f v g + 10 ∙ v f

Substituindo os termos, nós temos que

x 1 = 10 ∙ 0,001044 1,6729 + 10 ∙ 0,001044 = 0,0062 = 0,62 %

Agora podemos calcular o volume específico v 1 em T = 100 ° C (antes do aquecimento):

v 1 = v f + x ∙ v f g

Substituindo novamente,

v 1 = 0,001044 + 0,0062 ∙ 1,67185 = 0,01141 m 3 k g

Após o aquecimento, o volume específico será o mesmo, então:

v 2 = v 1

Da tabela B.1.2, com P = 2000   k P a , nós temos que

v f = 0,001177 m 3 k g

v f g = 0,09845 m 3 k g

v g = 0,09963 m 3 k g

Com isso, nós temos que

v f < v 2 < v g → m i s t u r a   s a t u r a d a ,   d u a s   f a s e s  

Nós podemos calcular a qualidade x 2 como

v 2 = v f + x 2 ∙ v f g → x 2 = v 2 - v f v f g

Substituindo os termos,

x 2 = 0,01141 - 0,001177 0,09845 = 0,104 = 10,4 %

Com isso,

x 2 > x 1 → o   e s t a d o   f i n a l   t e m   m a i s   v a p o r   d o   q u e   o   e s t a d o   i n i c i a l

A temperatura T 2 será igual a

T 2 = 212,42 ° C

Resposta

T 2 = 212,42 ° C

x 2 > x 1 → o   e s t a d o   f i n a l   t e m   m a i s   v a p o r   d o   q u e   o   e s t a d o   i n i c i a l

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