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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 76

Um tanque de 1   m ³ contém amônia a 150   k P a e 25   ° C . O tanque está conectado, com uma válvula, a uma linha de amônia a 1200   k P a e 60   ° C . A válvula é aberta e massa escoa até que o tanque tenha metade do seu volume preenchido com líquido a 25   ° C . Calcule o calor transferido do tanque durante esse processo.

Passo 1

Fala pessoal, tudo tranks? Mais uma aí pra conta!

Bora lá! Considerando o tanque como volume de controle...

Com base na equação B . 2.2 , podemos obter a massa através da seguinte equação...

m 1 = V v 1

Sendo assim, com base na tabela temos que v 1 = 0,9552   m ³ / k g :

m 1 = 1 0,9552 = 1,047   k g

Passo 2

Assim, quando a válvula é aberta e massa escoa até que o tanque tenha metade do seu volume preenchido com líquido a 25   ° C , vamos então encontrar a massa na saída do líquido 2:

m L Í Q 2 = 0,5 0,001658 = 301,57

E a massa de saída pro vapor, considerando a outra metade...

m V A P 2 = 0,5 0 , 12816 = 3 , 901

Aí, basta somar as duas pra achar m 2 :

m 2 = 301,57 + 3,901 = 305,47   k g

Feito isso, vamos achar o título do vapor...

x 2 = m V A P 2 m 2 = 0,5 0,1286 = 0,01277

Passo 3

Aí com base na tabela de vapor e esse título que acabamos de achar, vamos encontrar u 2 :

u 2 = u 2 x + x 2 u f g 2

u 2 = 296,6 + 0,01277 ⋅ 1038,4

u 2 = 309,9   k J / k g

Quando às condições iniciais, temos que...

u 1 = 1380,6   k J / k g

h i = 1533,4   k J / k g

Passo 4

Achadas as massas, vamos então fazer o balanço de energia...

Q C V + m 1 u 1 + m i h i = m 2 u 2

Q C V = m 2 u 2 - m 1 u 1 - m i h i

Aí é só substituir os valores...

Q C V = 305,47 ⋅ 309,9 - 1 , 047 ⋅ 1380,6 - 304,42 ⋅ 1533,4

Q C V = - 379666   k J

Encontramos nossa resposta!

Resposta

Q C V = - 379666   k J

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