m tanque com um volume conhecido inicialmente contém 12,3 kg de CO2 e 0,05 kg de vapor de água a 75∘ C, 15 bar. O conteúdo do tanque é resfriado a 20 ∘ C. Determine a transferência de calor.

Passo 1

PREMISSAS: (1) Conforme mostrado pela figura a seguir, o sistema é o conteúdo do tanque. (2) Não há mudanças na cinética ou energia potencial. (3) A mistura de gases se comporta como um gás ideal, com cada componente aderindo ao modelo DaIton.

Passo 2

ANÁLISE: O primeiro passo é determinar se ocorre condensação. Como o volume total do tanque e a massa total de água presente são constantes, a água passa por um volume específico constante que se processa à medida que o conteúdo do tanque é resfriado (veja o diagrama T). O volume específico da água é   v = 1 m 3 / 0.05 k g = 20.00 m 3 / k g : Por

inspeção dos dados de Vg na Tabela A-2, A condensação ocorreria a uma temperatura entre 38 e 40 ∘ C. Consequentemente, há condensação neste caso.

Balanço de energia reduz para Δ v = Q - J G , o u   Q = Δ V :

Q = m c 02 u c 2 T 2 + m v 2 u g T 2 + m w 2 u f π 2 - m i q u c a T 1 + m 21 u g T 1

= m c 2 u _ C 2 T 2 - u _ C 2 T 1 M C O 2 + m v 2 u g T 2 - m v 1 u g T 1 + m 2 u f T 2 (1)

Passo 3

Para encontrar mais e mais, sabemos que a qualidade da mistura de líquido-vapor de duas fases de água no estado final é

x 2 = V 2 - v f v 9 - v f = 20.00 - 0.0010018 57.791 - 0.0010018 = 0.3461

Passo 4

Consequentemente m v 2 = x 2 m v 1 = 0.3461 0.05 = 0.01731 k g ⋅ E n t ã o , m 12 = 0.03269 k g

Retornando para Eq1, e usando dados da tabela A2 e A23

Q = 12.3 44.01 ( 6739 - 8377 ) + [ ( 0,01731 ) ( 2402.9 ) - ( 0.05 ) ( 2475.9 ) + ( 0,03269 ) ( 83.95 ) ]

= - 457.79 + { 41.59 - 123.80 + 2.74 ] = - 537.3 k J

Nota: Na primeira impressão da quinta edição, a massa de vapor d'água foi dada incorretamente como 0,5 kg. O valor correto de 0,05 kg é usado nesta solução.

Resposta

Na primeira impressão da quinta edição, a massa de vapor d'água foi dada incorretamente como 0,5 kg. O valor correto de 0,05 kg é usado nesta solução.

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