3.22 Determine a fase, o título (se aplicável) e a propriedade faltante (
ou
) para os seguintes casos:
Água
Água
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede o que seguem (lista clara do que foi fornecido e do que é pedido):
-
Dados fornecidos:
- Pressão:
. - Volume específico:
.
- Pressão:
-
O que a questão pede:
- Determinar a fase (por exemplo: líquido comprimido, líquido saturado, mistura líquido-vapor, vapor saturado, vapor superaquecido).
- Determinar o título (
, qualidade) se for uma mistura (ou indicar que não se aplica). - Determinar a propriedade faltante entre
e (aqui já foi dado , então falta ) e fornecer seu valor.
Passo 2
Estratégia geral e definições básicas (explicação didática do que vamos usar):
- Em termodinâmica de vapor d’água, para uma dada pressão saturada
existe uma temperatura de saturação e duas propriedades de volume específico na linha de saturação: -
: volume específico do líquido saturado (subscrito de “fluid/liquid”), -
: volume específico do vapor saturado (subscrito de “gas/vapor”).
-
- Interpretação do valor de
comparado com e : - Se
então é líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Se
então é líquido saturado ( ). - Se
então é mistura líquido-vapor (duas fases); aí o título (qualidade) é e se calcula por onde é a fração mássica de vapor (entre e ). - Se
então é vapor saturado ( ). - Se
então é vapor superaquecido.
- Se
- Portanto a ação é: consultar as propriedades saturadas de água à pressão dada (
), comparar com e , calcular se necessário, e obter a temperatura de saturação .
Passo 3
Obtenção dos valores de referência nas tabelas de vapor saturado (informo que peguei estes valores em tabelas padrão de água saturada para
):
- Para
(ou ), a temperatura de saturação é - Os volumes específicos na saturação (retirados da tabela de água saturada) são
(estes dois números são os valores tabelados para líquido saturado e vapor saturado à
.)
Passo 4
Comparação do
dado com
e
e interpretação:
- Dado
. - Observando:
- Comparando numericamente:
O valor dado de é praticamente igual a ; a diferença é muito pequena e tipicamente atribuída a arredondamentos de tabela ou dos dados do enunciado.
Interpretação prática: se
o estado é vapor saturado (
). Se
fosse claramente maior que
por margem significativa, seria vapor superaquecido. Aqui a diferença é insignificante, então a identificação mais razoável (e a que normalmente se espera na prova) é que o estado é vapor saturado.
Passo 5
Cálculo do título (qualidade) para verificar numericamente (usar a fórmula e os valores tabelados):
- Fórmula do título:
- Substituindo os valores (todos em
): - Interpretação do resultado: o cálculo dá
ligeiramente acima de por causa de pequenas diferenças de arredondamento entre o valor dado no enunciado e os valores tabelados. Na prática, isso indica que o estado é essencialmente vapor saturado, ou seja . Em termos de física do problema: tratar como (vapor saturado) é o correto e conveniente para a prova.
Passo 6
Determinação da propriedade faltante
(temperatura):
- Para uma substância na linha de saturação a pressão
corresponde à temperatura de saturação . - Como já obtivemos na tabela,
- Logo a propriedade faltante
é .
Passo 7
Resumo final, reforço didático e incentivo rápido:
- Procedimento padrão para esse tipo de questão em prova: sempre pegue as propriedades saturadas correspondentes à pressão (ou à temperatura, se for o contrário), compare o volume específico com
e para identificar a fase e calcule com a fórmula dada se for mistura. Se o valor ficar muito próximo de ou , interprete com cuidado pequenas diferenças como erros de arredondamento; reporte ou quando apropriado. Você mandou bem até aqui — esse tipo de processo fica rápido com prática!
Resposta
Fase: vapor saturado (próximo de
).
Título: (vapor saturado).
Temperatura: .
Título:
Temperatura: