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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 74

Vapor de água a 3000   p s i a e 1500   ° F é expandido até 1000   p s i a e 1000   ° F . Calcule a mudança na entalpia específica e entropia específica desse vapor de água usando (a) os diagramas de desvio e (b) 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 = 1164,8 R

P c r = 3200   p s i 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 = 12178,8 - 17032,5 = - 4 853 , 7   B t u / l b m o l

E,

s - 2 - s - 1 i d e a l = s ˙ 2 - s 1 ˙ - R u ln ⁡ P 2 P 1 = 53,556 - 56 , 411 - 1,9858 × ln ⁡ 1000 3000 = - 0,6734 B t u l b m o l ⋅ R

Passo 2

Os desvios de entalpia e entropia do vapor de água nos estados especificados são determinados a partir dos diagramas generalizados:

T R 1 = T 1 T c r = 1 960 1 164,8 = 1,683

P R 1 = P 1 P c r = 3000 3 200 = 0,9375

Z h 1 = 0 , 3 87   e   Z s 1 = 0 , 188

E,

T R 2 = T 2 T c r = 1460 1 164,8 = 1 , 253

P R 2 = P 2 P c r = 1000 3 200 = 0,3 125

Z h 2 = 0 , 233   e   Z s 2 = 0 , 134

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 = - 4 853,7 - ( 1,9858 ) ( 1164,8 ) ( 0 , 233 - 0,3 87 )

h - 2 - h - 1 = - 4 497,5   B t u / l b 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 = - 0,6734 - ( 1,9858 ) ( 0 , 134 - 0 , 188 )

s - 2 - s - 1 = - 0,5662 B t u l b m o l ⋅ R

As mudanças de entalpia e entropia por massa é:

h - 2 - h - 1 = h - 2 - h - 1 M = - 4497,5 18,015 = - 249,7   B t u / l b m

s - 2 - s - 1 = s - 2 - s - 1 M = - 0,5662 18,015 = - 0,0314 B t u l b m ⋅ R

Passo 3

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

P 1 = 3000   p s i a T 1 = 1500   ° F

h 1 = 1764,6   B t u / l b m

s 1 = 1,6883 B t u l b m ⋅ R

P 2 = 1000   p s i a T 2 = 1000   ° F

h 2 = 1506,2   B t u / l b m

s 2 = 1,6535 B t u l b m ⋅ R

As mudanças de entalpia e entropia são:

h 2 - h 1 = 1506,2 - 1764,6 = - 258 , 4   B t u / l b m

s 2 - s 1 = 1,6535 - 1,6883 = - 0 , 0348 B t u l b m ⋅ R

Resposta

  1. h - 2 - h - 1 = - 249,7   B t u / l b m e s - 2 - s - 1 = - 0,0314 B t u l b m ⋅ R
  2. h 2 - h 1 = - 258 , 4   B t u / l b m e s 2 - s 1 = - 0 , 0348 B t u l b m ⋅ R
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