Termodinâmica

Etapa 1: Conceitos iniciais e propriedades termodinâmicas.

Passo 01
A turbina construída por Hero, para efeitos de curiosidade, era constituída por um globo contendo água do qual vapor fervente poderia escapar através de dois bocais, como mostrado na figura.
Fogo colocado abaixo de um recipiente fervia a água e vapor escapava pelos tubos verticais entrando no globo. De lá vapor era expelido pelos bocais, fazendo com que o globo girasse.
Para que o globo gire é necessária uma força de 5N na extremidade de cada bocal, cada bocal tem o diâmetro de 0,5 cm. Qual deve ser a pressão interna do globo?
Solução:
Cálculo da área:
Cálculo da pressão: (Pressão Interna)

Passo 02
Compare a pressão exercida pelo vapor d’água sobre o globo, encontrada no passo 1, e a pressão interna de um pneu de carro (30 PSI).
Solução:
1PSI = 6,894757KPa
30 PSI = 206,843KPa
Como a pressão interna do globo é 254,648 KPa, esta pressão é 23% superior a do pneu de carro.

Passo 03
O vapor de água dentro do globo esta com uma titulação de 0,1 e adotando o valor de pressão encontrado no 1º passo qual deve ser a fração em volume ocupada pelo vapor d’água?
Solução:
Titulação: X=0,1
VL=0,001067m3/Kg
VV=0,71871m3/Kg
Considerando a pressão de 250KPa
V= VL +X .VV
V=0,001067+(0,1 . 0,71871)
V=0,072938 m3/Kg
Passo 04
O globo inicialmente tem vapor de água superaquecido a 90°C e os bocais se encontram vedados, qual deve ser a temperatura que o vapor atinge quando iniciamos o movimento do globo? Adote a pressão encontrada no 1°passo. (dica: trate o problema como uma transformação gasosa)
Solução:
Se P=254,648 KPa a temperatura será de 127,43°C

Etapa 2: Tabelas de vapor e diagrama de fase.

Passo 01
Com auxilio de uma tabela de vapor d’água encontre a pressão e o volume especifico dentro da panela quando á água entrar em ebulição a 120ºC.
Solução:
Pressão=198,5 KPa
Volume específico=0,89186m3/Kg

Passo 02
Uma panela