Enunciado

Um tanque hermético rígido contém 2 kg de água, inicialmente como uma mistura bifásica líquido-vapor a 80ºC. Uma transferência de calor ocorre até que o tanque contenha apenas vapor saturado com v = 2,045 m3/kg. Para a água, localize os estados inicial e finai em um esboço do diagrama T-v e determine a quantidade de energia transferida por calor, em kJ.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante e simples de termodinâmica!

Passo 2

Desenhando o diagrama T v do processo

Passo 3

Obtendo as propriedades da água para T = 80 ° C da Tabela A-2 “Propriedades de Água Saturada – Tabela de Temperatura”

  • Volume específico de líquido saturado: v f = 1,0291 ⋅ 10 - 3 m 3 / k g
  • Volume específico de vapor saturado: v g = 3,407   m 3 / k g
  • Energia interna de líquido saturado: u f = 334,86   k J / k g
  • Energia interna de vapor saturado: u g = 2482,2   k J / k g

Já que v f < v < v g , o estado é bifásico líquido-vapor mistura. Calculando o título de vapor usando a relação

x = v - v f v g - v f = 2,045 - 1,0291 ⋅ 10 - 3 3,407 - 1,0291 ⋅ 10 - 3 = 0,6

Passo 4

Calculando a energia específica no estado inicial

u 1 = u f + x u g - u f = 334,86 + 0,6 2482,2 - 334,86 = 1623,264   k J / k g

Já que o estado final do líquido é vapor saturado u 2 = u g = 2482,2   k J / k g

Passo 5

Calculando a transferência de calor usando a equação:

Q = m u 2 - u 1 = 2 k g 2482,2 - 1623,264 k J / k g = 1717,872   k J

Resposta

Q = 1717,872   k J

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