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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 45

Utilizando as tabelas para a água, determine os dados das propriedades especificadas nos estados indicados. Para cada caso, localize o estado manualmente a partir de esboços de diagramas p-v e T-v.

(a) A p= 20 lbf/in2 (137,9 kPa), v = 16 ft3/lb (1,0 m3/kg), avalie T em °F e u em Btu/lb.

(b) A T = 900ºF (482,2ºC), p = 170 lbf/in2 (1,2 MPa), avalie v cm ft3/lb e h em Btu/lb.

(c) A T = 600*F (315.6ºC), u = 0,6 ft3/lb (0,04 m3/kg), avalie p em Ibf/in2 e u em Btu/lb.

(d) A 7= 40°F (4,4°C), v- 1950 ft^3/lb (121,7 m3/kg), avalie p cm Ibf/in2 e /i e m Btu/lb.

(e) A p - 600 lbf/in2 (4,1 MPa), T = 320°F (160ºC), avalie v em ft3/lb e u em Btu/lb.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante e simples de termodinâmica para analisar as tabelas e obter dados importantes delas.

Passo 2

a) Das tabelas de água saturada em p = 20   l b f / i n 2 temos que

  • v f = 0,01683   f t 3 / l b
  • v g = 20,09   f t 3 / l b
  • u f = 196,19   B t u / l b
  • u g = 1082   B t u / l b

    • Já que v = 16   f t 3 / l b está entre os valores de v f e v g , isso significa que e água é uma mistura líquido-vapor, então T = 227,96   ° F

    O título é dado por

    x = v - v f v g - v f = 16 - 0,01683 20,09 - 0,01683 = 0,796

    Para a energia interna específica, usamos a seguinte relação

    u = u f + x u g - u f = 196,19 + 0,796 1082 - 196,19 = 901,29   B t u / l b

    Um desenho do diagrama T v e p v :

    Passo 3

    b) Das tabelas de água saturada em p = 17 0   l b f / i n 2 e T = 900 ° F temos que interpolar entre p = 160   l b f / i n 2 e p = 180   l b f / i n 2

    v 180 - v 160 180 - 160 = v 180 - v 1 7 0 180 - 1 7 0 = 4,453 - 5,015 180 - 160 = 4,453 - v 180 - 170 → v = 4,734   f t 3 / l b

    Interpolando para achar entalpia em p e T

    h 180 - h 160 180 - 160 = h 180 - h 1 7 0 180 - 1 7 0 = 1477,7 - 1478,4 180 - 160 = 1477,7 - h 180 - 170 → h = 1478,05   B t u / l b

    Um desenho do diagrama T v e p v :

    Passo 4

    c) Das tabelas de água saturada em T = 6 00 ° F e v = 0,6   f t 3 / l b temos que v > v g = 0,2677   f t 3 / l b .

    Então interpolamos entre p = 800   l b f / i n 2 e p = 9 00   l b f / i n 2

    900 - 800 0,587 - 0,677 = 900 - p 0,587 - 0,6 = 885,6   l b f / i n 2

    Do mesmo jeito, interpolamos para achar a energia interna específica

    u = 11625,2 - 1170,1 0,587 - 0,677 = 1162,2 - u 0,587 - 0,6 → u = 1163,34   B t u / l b

    Um desenho do diagrama T v e p v :

    Passo 5

    d) Das tabelas de água saturada em T = 4 0 ° F e v = 1950   f t 3 / l b temos que

  • v f = 0,016   f t 3 / l b
  • v g = 2445   f t 3 / l b
  • h f = 8,02   B t u / l b
  • h g = 1078,9   B t u / l b

Já que v f < v < v g , isso significa que a água é uma mistura líquida-vapor, a pressão p = 0,1217   l b f / i n 2

O título é dado por

x = v - v f v g - v f = 1950 - 0,016 2445 - 0,016 = 0,798

A entalpia é dada por

h = h f + x h g - h f = 8,02 + 0,798 1078,9 - 8,02 = 862,6   B t u / l b

Um desenho do diagrama T v e p v :

Passo 3

e) Das tabelas de água saturada em T = 32 0 ° F e p = 600   l b f / i n 2 temos que a T s a t = 486,33 ° F . Logo, a água está no no estado de líquido comprimido. Já que o volume específico e a energia interna variam muito pouco com a pressão em uma temperatura fixa, as aproximações são o suficiente

v T , p ≈ v f T

u T , p ≈ u f T

Das tabelas de água saturada em T = 320   ° F

v f = v = 0,01765   f t 3 / l b

u f = u = 290,1   B t u / l b

Um desenho do diagrama T v e p v :

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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