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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 75

Vapor de água a 1000   k P a e 600   ° C e expandido ate 500   k P a e 400   ° C . Calcule a mudanca na entalpia especifica e na entropia especifica desse vapor de água, utilizando os diagramas de desvio e as tabelas de propriedades.

Passo 1

Vamos lá para a letra (a), galera. As propriedades da água são:

M = 18,015   l b m / l b m o l

T c r = 647,1   K

P c r = 22   M P a

Usando os dados da tabela de propriedades dos gases ideais do vapor de água,

h - 2 - h - 1 i d e a l = h - 2 , i d e a l - h - 1 , i d e a l = 23082 - 30754 = - 7672   k J / k m o l

E,

s - 2 - s - 1 i d e a l = s ˙ 2 - s 1 ˙ - R u ln ⁡ P 2 P 1 = 217,141 - 227,109 - 8,314 × ln ⁡ 5 00 1 000 = - 4,2052 k J k m o l ⋅ K

Passo 2

Os desvios de entalpia e entropia do vapor de água nos estados especificados são determinados a partir dos diagramas generalizados (Figuras A-29 e A-30):

T R 1 = T 1 T c r = 873 647,1 = 1,3 49

P R 1 = P 1 P c r = 1 22,06 = 0 , 0453

Z h 1 = 0 , 0288   e   Z s 1 = 0 , 0157

E,

T R 2 = T 2 T c r = 673 647,1 = 1,040

P R 2 = P 2 P c r = 0,5 22,06 = 0,0227

Z h 2 = 0 , 0 2 2 3   e   Z s 2 = 0 , 0 1 46

As mudanças de entalpia e a entropia por mol é:

h - 2 - h - 1 = h - 2 - h - 1 i d e a l - R u T c r Z h 2 - Z h 1

h - 2 - h - 1 = - 7672 - ( 8,314 ) ( 647 , 1 ) ( 0 , 0 2 2 3 - 0 , 02 8 8 )

h - 2 - h - 1 = - 7637 , 5   k J / k m o l

s - 2 - s - 1 = s - 2 - s - 1 i d e a l - R u Z s 2 - Z s 1

s - 2 - s - 1 = - 4 , 2052 - ( 8 , 314 ) ( 0 , 0 14 6 - 0 , 0 1 57 )

s - 2 - s - 1 = - 4,1961 k J k m o l ⋅ K

As mudanças de entalpia e entropia por massa é:

h - 2 - h - 1 = h - 2 - h - 1 M = - 7 637 18,015 = - 423,9   k J / k g

s - 2 - s - 1 = s - 2 - s - 1 M = - 4,1961 18,015 = - 0 , 2329 k J k g ⋅ K

Passo 3

Na letra (b), queremos a mudança na entalpia específica e na entropia específica usando as tabelas de propriedades A - 6 . Assim,

P 1 = 1000   k P a T 1 = 600   ° C

h 1 = 3698,6   k J / k g  

s 1 = 8,0311 k J k g ⋅ K

P 2 = 5 00   k P a T 2 = 4 00   ° C

h 2 = 3272   k J / k g

s 2 = 7,7956 k J k g ⋅ K

As mudanças de entalpia e entropia são:

h 2 - h 1 = 3272,4 - 3698,6 = - 426 , 2   k J / k g

s 2 - s 1 = 7,7956 - 8,0311 = - 0 , 2355 k J k g ⋅ K

Resposta

  1. h - 2 - h - 1 = - 423,9   k J / k g e s - 2 - s - 1 = - 0,2329 k J k g ⋅ K
  2. h 2 - h 1 = - 426 , 2   k J / k g e s 2 - s 1 = - 0 , 2355 k J k g ⋅ K
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