Cálculo de la temperatura final del aire húmedo y la piedra fría

Estoy tratando de medir la eficiencia de una piedra enfriada por la noche para condensar agua del aire húmedo en las costas al mediodía. Supongo que la piedra está aislada térmicamente una vez que está en equilibrio térmico con la temperatura más baja posible durante la noche. Luego, al mediodía, el aire húmedo pasa a través de la piedra y el sistema (suponiendo que esté aislado térmicamente) ahora consta de aire caliente y húmedo y la piedra fría.

Entiendo que a temperaturas más bajas, el aire contiene menos vapor, por lo que si se condensa aire caliente y húmedo, se condensará algo de vapor.

[EDITAR] Ya sé la masa de agua que estoy considerando ya que uso el máximo vapor en un metro cúbico de aire saturado posible a las temperaturas. El problema que tengo es qué cantidades incluir en el lado izquierdo de la ecuación para la condensación de vapor. Estoy usando la capacidad calorífica específica del vapor, el aire y la piedra para tratar de llegar a la temperatura final, de modo que pueda ver cuánto vapor se condensará en el aire a esa temperatura restando la capacidad de retención del enfriamiento posterior por metro cúbico. de la inicial.

El problema aquí es que debo usar el calor latente de vaporización para la energía perdida en la piedra por el agua condensada, pero luego el vapor está a una temperatura inferior a 100 Celsius, entonces debo usar la capacidad de calor específico del vapor o el calor latente o ¿Capacidad calorífica específica del agua? Me confundí como el infierno.

Como q v a pag o r + q a i r = − q s t o norte mi , se me ocurrió esto

metro v a pag o r C PAG v a pag o r ( T 1 − T F ) + metro a i r C PAG a i r ( T 1 − T F ) = − metro s t o norte mi C PAG s t o norte mi ( T 1 − T F )

Algo me parece mal aquí porque la temperatura del vapor está por debajo del punto de ebullición del agua. Sé que la temperatura es la energía interna PROMEDIO de una masa de sustancia y todo. Sin embargo, todavía me confunde. Que alguien me lo aclare.

Te estás acercando a esto desde la dirección equivocada. Su primer paso debe ser estimar la cantidad máxima de agua que puede obtener. ¿Cuál es la humedad relativa inicial del aire a la temperatura inicial y cuál es la presión de vapor de equilibrio del agua a esta temperatura? Esto, junto con la presión atmosférica, le permitirá calcular inicialmente la cantidad de vapor de agua en el aire de la habitación.
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Entonces, ¿tienes una masa fija de aire, una masa fija de agua y una masa fija de piedra? ¿Cuáles son estos valores? Además, ¿cuál es la temperatura inicial del aire y la piedra?

Respuestas (1)

Dejar metro a , metro w , y metro s representan las masas de aire (completamente seco), la masa de agua y la masa de la piedra, respectivamente. Dejar T 0 Sea la temperatura inicial del aire y T s Sea la temperatura inicial de la piedra. Entonces, suponiendo que toda el agua se condensa, el cambio en la unidad de masa de energía interna del aire completamente seco es metro a C a ( T F − T 0 ) el cambio en la energía interna por unidad de masa del agua es metro w ( − λ 0 + C L w ( T F − T 0 ) ) , y el cambio en la energía interna de la piedra es metro s C s ( T F − T s ) dónde λ 0 es el cambio en la energía interna por unidad de masa de agua en T 0 al pasar de vapor de agua a agua líquida, C L w es la capacidad calorífica específica del agua líquida. Entonces, el balance de energía interna para este sistema debería decir:

metro a C a ( T F − T 0 ) + metro w ( − λ 0 + C L w ( T F − T 0 ) ) + metro s C s ( T F − T s ) = 0
Nuevamente, esto supone que toda el agua se condensa.

¿De dónde obtiene el valor para "el cambio en la energía interna por unidad de masa de agua en T0 al pasar de vapor de agua a agua líquida"?
Si tiene "tablas de vapor", tienen valores tabulados para eso. Alternativamente, puede buscar el calor de vaporización del agua en función de la temperatura en Google, tomar el valor a esa temperatura y restar Δ ( PAG V ) ; el último es aproximadamente igual a (RT_0/M), donde R es la constante universal de los gases y M es la masa molar del agua.
¿Es el valor "r" en las "tablas de vapor"? Dice entalpía específica de vaporización y se representa en kJ/kg.
No sé a qué te refieres con "r". En las tablas de vapor, dan la energía interna del líquido saturado y el vapor saturado, así como el cambio de energía interna entre el líquido saturado y el vapor saturado.
Estoy usando este: thermopedia.com/content/1150 . Entonces, "r" en esto es la diferencia entre la entalpía específica del agua líquida y el vapor gaseoso. Lo que no entiendo es que, para cada temperatura, ¿hay 5 filas de presión? ¿Qué fila debo usar?
En las tablas de vapor saturado, solo hay un valor de presión; es la presión de vapor de equilibrio del agua.
Entonces, ¿está diciendo que el enlace adjunto no es una tabla de vapor saturado? Pregunto esto porque solo ahora comencé a temer que las 5 filas podrían ser para las temperaturas intermedias. Oh hermano.
Oh, lo siento. Ahora veo que de hecho hay 5 filas en cada temperatura. No tengo idea de lo que estos representan. Vea si puede encontrar una mesa de vapor diferente.
Por cierto, ¿ha intentado algún cálculo que descuide por completo la contribución del vapor de agua al balance de calor? No puedo imaginar que el vapor de agua haga una contribución tan significativa.
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