( 40 pontos) Complete a tabela abaixo utilizando a Tabela de Propriedades da Água e seus conhecimentos de termodinâmica.
\mathrm{T}\left({ }^{\circ} \mathrm{C}\right) \mathbf{P}(\mathbf{k P a}) h (kJ/kg) X (%) Descrição da Fase
200 0,7
140 1800
950 0,00
80 500

Passo 1

O enunciado pede que completemos uma tabela de propriedades da água usando a Tabela de Propriedades (steam tables) e conceitos de termodinâmica de fases. Vamos identificar para cada linha se o estado é saturado (mistura ou líquido/vapor puro) ou sub-resfriado (líquido comprimido), e então obter temperatura de saturação T_{\rm sat}(P) ou pressão de saturação P_{\rm sat}(T), entalpias h_f, h_{fg} e calcular a entalpia do sistema ou a qualidade x.

Passo 2

Linha 1: P=200\\ \mathrm{kPa}, qualidade x=0{,}70.
1. Da tabela saturada em P=200\\ \mathrm{kPa} obtemos
T_{\rm sat}=120{,}23\,^\circ\mathrm{C},\quad h_f=504{,}7\\ \mathrm{kJ/kg},\quad h_{fg}=2085{,}4\\ \mathrm{kJ/kg}.
2. A entalpia é
h = h_f + x\,h_{fg} =504{,}7 + 0{,}70\times2085{,}4 =1964{,}5\\ \mathrm{kJ/kg}.
3. Estado: mistura saturada (líquido + vapor).

Passo 3

Linha 2: T=140\,^\circ\mathrm{C}, h=1800\\ \mathrm{kJ/kg}.
1. Da tabela saturada em T=140\,^\circ\mathrm{C} obtemos
P_{\rm sat}=361{,}5\\ \mathrm{kPa},\quad h_f=585{,}7\\ \mathrm{kJ/kg},\quad h_{fg}=2012{,}5\\ \mathrm{kJ/kg}.
2. A qualidade x é
x = \frac{h - h_f}{h_{fg}} = \frac{1800 - 585{,}7}{2012{,}5} =0{,}603\quad(\text{ou }60{,}3\%).
3. Estado: mistura saturada.

Passo 4

Linha 3: P=950\\ \mathrm{kPa}, x=0{,}00 (líquido saturado).
1. Interpolando na tabela saturada entre 900 kPa e 1000 kPa, obtemos aproximadamente
T_{\rm sat}\approx177{,}0\,^\circ\mathrm{C},\quad h_f\approx754{,}3\\ \mathrm{kJ/kg}.
2. Como x=0, h = h_f =754{,}3\\ \mathrm{kJ/kg}. 3. Estado: líquido saturado.

Passo 5

Linha 4: T=80\,^\circ\mathrm{C}, P=500\\ \mathrm{kPa}.
1. Em T=80\,^\circ\mathrm{C}, a pressão de saturação é P_{\rm sat}=47{,}4\\ \mathrm{kPa}. Como P>P_{\rm sat}, temos um líquido comprimido (sub-resfriado).
2. Aproximamos h\approx h_f(80\,^\circ\mathrm{C}) + v_f\,(P-P_{\rm sat}). Da tabela saturada em 80\,^\circ\mathrm{C}:
h_f=334{,}9\\ \mathrm{kJ/kg},\quad v_f=0{,}00103\\ \mathrm{m^3/kg}.
O termo de compressão é
v_f\,(500 - 47{,}4)\approx0{,}00103\times452{,}6\approx0{,}47\\ \mathrm{kJ/kg}.
Logo
h\approx334{,}9 + 0{,}47 =335{,}4\\ \mathrm{kJ/kg}.
3. Qualidade não aplicável (líquido comprimido puro).

Resposta

\begin{array}{|l|l|l|l|l|} \hline \displaystyle T\,(^{\circ}\mathrm{C}) &\displaystyle P\\ (\mathrm{kPa}) &\displaystyle h\\ (\mathrm{kJ/kg}) &\displaystyle x\\ (\%) &\text{Descrição da Fase}\\\ \hline 120{,}23 & 200 & 1964{,}5 & 70,0 & \text{Mistura saturada} \\\ \hline 140 & 361{,}5 & 1800 & 60{,}3 & \text{Mistura saturada} \\\ \hline 177{,}0 & 950 & 754{,}3 & 0,0 & \text{Líquido saturado} \\\ \hline 80 & 500 & 335{,}4 & – & \text{Líquido comprimido} \\\ \hline \end{array}

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