Um tanque rígido e isolado de de volume está conectado por meio de uma válvula a um grande recipiente contendo vapor a 40 bar, 500°C. O tanque inicialmente encontra-se evacuado. A válvula é aberta apenas o tempo necessário para encher o tanque com vapor até uma pressão de 20 bar. Determine a temperatura final do vapor do tanque, em °C, e a massa final de vapor no tanque, em kg.
Passo 1
Faaaaaaaaala galera, bora para mais um?
Dados
Um tanque rígido inicialmente evacuado tem volume
Um grade recipiente mantém o vapor sob pressão .
Temperatura de entrada do vapor
Pressão Final no tanque
Passo 2
Começaremos com um equilíbrio da taxa de energia
Como não há transferência de trabalho, o tanque e isolado, e uma vez que o único fluxo de massa que ocorre é o vapor que entra no tanque, o equilíbrio da taxa de massa é .
Como a condição do vapor que entra no tanque permanece constante, a integral torna-se
Como o tanque é inicialmente evacuado e as condições de entrada permanecem constantes.
Portanto .
Passo 3
Em , pela tabela iremos obter uma entalpia de ,
Temos que , logo podemos afirmar que .
A , partindo das tabelas de vapor de água superaquecida , , entre as temperaturas de . Interpolando a temperatura entre esses dois valores.
Portanto, a temperatura final é de .
Passo 4
Para encontrar a quantidade de vapor no tanque, devemos encontrar o volume específico no estado 2. Portanto, interpolando da mesma forma como fizemos para a energia interna específica. Em nas tabelas de vapor de água superaquecido.
Portanto, o volume específico no tanque no estado 2, é de .
Passo 5
Resolução para a massa final dentro do tanque
Portanto, a massa final de vapor dentro do tanque é de .
Resposta
Portanto, a temperatura final é de .
Portanto, a massa final de vapor dentro do tanque é de .