Enunciado

Um tanque rígido de 0,3   m 3 está cheio de água líquida saturada a 200   ° C . Uma válvula na parte inferior do tanque é aberta e o líquido é drenado do tanque. Calor é então transferido para a água, até que a temperatura no tanque permaneça constante. Determine a quantidade de calor que deve ser transferida até que metade da massa total seja drenada.

Passo 1

Hey hey, vamo lá! Um tanque rígido contém inicialmente água líquida saturada. Uma válvula no fundo do tanque é aberta, e metade da massa em forma líquida é retirada do tanque. A temperatura no tanque é mantida constante. A quantidade de transferência de calor deve ser determinada.

Passo 2

Nós tomamos o tanque como o sistema, que é um volume de controle desde que a massa atravessa o limite. Observando que as energias microscópicas de fluidos e não fluidos são representadas pela entalpia h e energia interna u, respectivamente, os balanços de massa e energia para este sistema de fluxo uniforme podem ser expressos como:

Equilibrio de massa:

Equilibrio de energia:

A massa inicial e a massa final no tanque são:

Depois a partir do balanço de massa:

Passo 3

Agora determinaremos a força interna final!

Então a transferência de calor durante este processo é determinada a partir do balanço energético por substituição:

Resposta

Q i n = 2308   k J

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